本發(fā)明涉及膨脹土領(lǐng)域，特別涉及一種膨脹土開裂含水量的測定方法及測定裝置。

背景技術(shù)：

工程中遇到的土很多位于地下水位以上，屬于非飽和土。理論上來說，飽和土的滲透系數(shù)大，強度低，非飽和土的滲透系數(shù)小，強度高，故滑坡大都發(fā)生在雨季。膨脹土屬于一種特殊的非飽和土，具有明顯的干縮濕脹特性，在其失水收縮的過程中產(chǎn)生裂隙。而裂隙的存在為雨水進入土體內(nèi)部提供了通道，增大了膨脹土的滲透系數(shù)，現(xiàn)場試驗表明，膨脹土出現(xiàn)裂隙時，其原位滲透系數(shù)可達砂性土量級，具強透水性。滲透系數(shù)的增加進而導(dǎo)致膨脹土飽和，降低其強度，對于膨脹土邊坡來說，導(dǎo)致其安全性降低，容易發(fā)生滑坡等工程事故。膨脹土裂隙的開展與其含水量具有對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)膨脹土裂隙發(fā)展到一定程度時，才會影響其滲透性，將此時膨脹土的含水量稱作開裂含水量。開裂含水量對研究膨脹土的滲透性及強度等方面具有重要的意義。

目前對于膨脹土的研究主要集中在其裂隙特性方面，但存在以下問題：(1)大都集中在裂隙產(chǎn)生以后，研究其發(fā)育情況，多為定性的研究，而對裂隙以及開裂含水量的定量研究很少，且沒有一套用于測定膨脹土開裂含水量的方法和儀器；2)采用肉眼觀測和照相機成像技術(shù)拍攝土樣照片來研究裂隙，但肉眼觀測易受主觀影響，缺乏說服力；照相機拍攝土樣照片再處理的方法操作太過復(fù)雜，對儀器要求高，且干擾大，缺乏工程實際意義。

綜上，出于膨脹土裂隙特性的重要性以及目前對其研究進展，設(shè)計一套用于測定膨脹土開裂含水量的方法和裝置顯得尤為重要。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種膨脹土開裂含水量的測定方法，該測定方法用于實驗室測定膨脹土的開裂含水量，測定準確且重復(fù)性高。

本發(fā)明的另一目的在于膨脹土開裂含水量測定裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種膨脹土開裂含水量的測定方法，包括以下步驟：

(1)制備至少2個相同膨脹土的土樣，對土樣進行處理，使其飽和；

(2)將飽和后的土樣進行脫濕處理；

(3)脫濕一段時間后記錄土樣裂隙發(fā)育情況，取出土樣，測量其中一個土樣的含水量，該含水量為初始含水量；

(4)將另外的土樣進行水滲透一段時間，測定水的入滲速率隨時間變化的不同取值；

(5)重復(fù)步驟(1)至(4)，進行多次試驗，改變土樣的脫濕時間，測得不同初始含水量下土樣的入滲速率隨時間變化的不同取值；

(6)整理試驗數(shù)據(jù)，繪制不同初始含水量下土樣的入滲速率隨時間變化的關(guān)系曲線圖，從圖中找出入滲速率開始發(fā)生突變時土樣的初始含水量，此即為這批土樣的開裂含水量。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)取2個相同膨脹土的土樣。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中采用真空抽氣法對土樣進行抽氣，使其飽和。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中采用烘干法檢測土樣的含水量。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟(4)中測量入滲速率為，測量在某個時段t內(nèi)，水滲入土樣的水分入滲量v，土樣橫截面為a，入滲速率＝v/(at)。

一種用于膨脹土開裂含水量的測定方法的測定裝置，包括：供水裝置，所述供水裝置上設(shè)有用于讀取供水量的刻度；閥門，其設(shè)于所述供水裝置上；以及土樣盛放裝置，其設(shè)于所述供水裝置下方。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述土樣盛放裝置上下設(shè)有透水石層。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述土樣盛放裝置內(nèi)放置上表面和下表面設(shè)有濾紙。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述土樣盛放裝置下方設(shè)有出水管以及接水箱。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括攝像頭，其設(shè)于所述供水裝置旁，用于監(jiān)測供水裝置液面的變化情況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明膨脹土開裂含水量的測定方法，從膨脹土的滲透性出發(fā)，將膨脹土的開裂含水量定義為裂隙對土體的滲透性開始產(chǎn)生影響這一時刻土體的含水量。通過含水量來研究裂隙，具有很好的工程應(yīng)用前景。且本發(fā)明的測定方法具有可重復(fù)性，可根據(jù)研究需要進行多次試驗。

(2)本發(fā)明用于測定膨脹土開裂含水量的裝置，裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本低。且試驗操作簡單，試驗一旦開始，可獨立進行，不需要工作人員。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于測定膨脹土開裂含水量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明具體實施方式的一種用于膨脹土開裂含水量的測定方法的測定裝置，包括：供水裝置1，所述供水裝1上設(shè)有用于讀取供水量的刻度。供水裝置1的下端設(shè)有閥門2。閥門2的下方設(shè)有上透水石層3，透水石放在透明桶(該透明桶為有機玻璃桶)內(nèi)，透明桶內(nèi)壁涂抹有凡士林。上透水石層3通過螺栓與供水裝置1連接。上透水層3的下方設(shè)有土樣盛放裝置4，上透水石層3通過螺栓與土樣盛放裝置4連接，土樣盛放裝置4放置有待檢測的土樣，土樣盛放裝置4的下方設(shè)置有下透水層5，土樣與上下透水石接觸面上均放置一片與土樣盛放裝置內(nèi)徑等大的濾紙。下透水石層5通過螺栓與土樣盛放裝置4連接。下透水層5通過螺栓固定設(shè)于支撐板6上。透水層5的下方設(shè)有出水管7，出水管7向接水箱8內(nèi)延伸。攝像頭9設(shè)于所述供水裝置1旁，用于監(jiān)測供水裝置1液面的變化情況。所述攝像頭9設(shè)于支撐架10上，支撐架10設(shè)有套筒11，套筒11能夠上下移動的套設(shè)于支撐桿11上，套筒11與支撐桿12的連接處設(shè)有固定件，用于固定套筒11在支撐桿12上的位置。通過移動套筒11可帶動支撐架10的升降，進而控制攝像頭9的升降，使更準確的監(jiān)測到供水裝置液面的變化情況。

使用測定裝置對膨脹土開裂含水量進行測定，測定方法包括以下步驟：

(1)在試驗前，首先要得到供水裝置1中閥門2以下部分和裝有透水石的透明桶中吸收的水量。具體步驟為：將模型槽中的支撐板6、裝有透水石的透明桶(帶濾紙)、供水裝置1組裝起來，向供水裝置1中裝入適量水，待水位穩(wěn)定后，記錄供水裝置1中液面讀數(shù)，打開閥門2放水，等水位穩(wěn)定后，記錄此時供水裝置1中液面讀數(shù)，兩次液面讀數(shù)差即為損失的水量v1。

(2)控制干密度和含水量，利用兩個土樣制備桶一次壓實制備2個土樣(土樣直徑為d，厚度為h，表面積為a)，用真空抽氣法使其飽和；

(3)將裝有飽和后土樣的制備桶放入脫濕裝置中，進行脫濕；

(4)一段時間t0后拍照記錄其裂隙發(fā)育情況，取出全部土樣，用烘干法測量其中一個土樣的含水量，該含水量為初始含水量；由于是相同的土樣，處理條件相同，測量一個土樣即可知道另外一個土樣的含水量，即兩個土樣的含水量是一致的。

(5)取和步驟(1)使用的透水石材質(zhì)相同，處理方式相同的透水石，按圖1所示，安裝測定裝置，將下透水石層5用螺栓固定安裝于支撐板6上，下透水石層5的下方安裝出水管7和接水箱8。在下透水石層5上方放置一片濾紙(與裝置內(nèi)徑等大)，安裝土樣盛放裝置4，在土樣盛放裝置4內(nèi)放置待檢測的土樣，土樣盛放裝置4上方放置另一片濾紙(同上)，安裝上透水石層3，將上透水石層3與供水裝置1連接。

(6)向供水裝置1中注入適量水，待水位穩(wěn)定后，記錄初始液面讀數(shù)，打開閥門2放水，同時打開攝像頭9，實時拍攝記錄供水裝置1中液面變化情況，經(jīng)過t時間后，記錄此時液面讀數(shù)，停止試驗，某一時段t內(nèi)的液面讀數(shù)差，即為這一時段內(nèi)水分減少量v0。

(7)設(shè)置對照試驗，確定t時間內(nèi)供水裝置1中水分蒸發(fā)量。具體為：將支撐板6、供水裝置1和攝像頭9組合起來，向供水裝置1中注入和步驟(6)中等量的水，同時打開攝像頭9實時監(jiān)測供水裝置1中液面變化情況，某一時段t內(nèi)的液面差，即為這一時段蒸發(fā)的水量v2；

(8)測定水的入滲速率，一段時間t內(nèi)，水分入滲量v＝v0-v1-v2，入滲速率＝(v0-v1-v2)/(at)。

(9)重復(fù)步驟(2)至(8)，進行多次試驗，改變土樣的脫濕時間，測得不同初始含水量下土樣的入滲速率隨時間變化的不同取值；

(10)整理試驗數(shù)據(jù)，繪制不同初始含水量下土樣的入滲速率隨時間變化的關(guān)系曲線圖，從圖中找出入滲速率開始發(fā)生突變時土樣的初始含水量，此即為這批土樣的開裂含水量。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。