土體膨脹凍脹聯合測試裝置及測試方法
【專利摘要】土體膨脹凍脹聯合測試裝置及測試方法，本發明涉及土體性質測試領域，具體是涉及一種用于膨脹土的膨脹率和凍脹率聯合測試的裝置及測試方法，它要解決現有針對膨脹土膨脹特性測試不準確的問題。測試裝置中的試樣盒置于恒溫箱的底板上，試樣盒上、下表面上的頂板和底板分別連接低溫循環浴，頂板上方安裝有位移傳感器，底板還與供水裝置相連，各傳感器與數據采集系統相連。本發明測試方法首先通過位移傳感器讀數的變化，計算土體試樣的無荷載膨脹率，然后降低頂板溫度，凍結土體試樣，再通過位移傳感器讀數計算土體凍脹率。本發明測試得到的凍脹率數據更接近工程實際，對膨脹土的凍脹特性認識更加準確。
【專利說明】 土體膨脹凍脹聯合測試裝置及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土體性質測試領域，具體是涉及一種用于膨脹土的膨脹率和凍脹率聯合測試的裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002]膨脹土是一種具有膨脹結構以及多裂隙性、強脹縮性和強度衰減性的高塑性粘性土，也是典型的非飽和土。膨脹土分布范圍較廣，對工程建設的危害較大，防治較為困難。目前，對膨脹土的研究已成為當前巖土工程的重要研究方向之一，近年來國內外學者對膨脹土的研究比較多，而且研究多集中在土體的膨脹特性方面。
[0003]目前，國內外針對膨脹土開展的凍脹特性試驗，采用的仍然是適用于普通土的凍脹試驗方法，而未考慮土體的膨脹量，這就導致試驗結果的不準確。發明人曾多次開展試驗，嘗試采用兩種方法進行對比，試驗結果證明，當前的膨脹土凍脹性試驗并不完善，計算結果存在較大偏差，導致對膨脹土的工程性質掌握不準確、不全面，從而對工程設計產生不利影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決現有針對膨脹土膨脹特性測試不準確的問題，而提供土體膨脹凍脹聯合測試裝置及測試方法。
[0005]本發明土體膨脹凍脹聯合測試裝置包括恒溫箱、頂板低溫循環浴、底板低溫循環浴、試樣盒、頂板、多個熱敏電阻溫度計、位移傳感器、供水裝置、數據采集系統和主控計算機，其中試樣盒為有機玻璃圓筒，在恒溫箱的下部設置有頂板低溫循環浴和底板低溫循環浴，試樣盒置于恒溫箱內的底板上，頂板安放到試樣盒頂部并通過導管與頂板低溫循環浴的出口相連接，試樣盒底部的底板通過導管與底板低溫循環浴的出口相連接，在試樣盒的側壁、頂板和底板上均插有熱敏電阻溫度計，頂板的上方安裝有位移傳感器，底板的下表面通過水管連接供水裝置，熱敏電阻溫度計與位移傳感器的信號輸出端分別連接到數據采集系統的信號輸入端，數據采集系統的信號輸出端連接主控計算機。
[0006]本發明土體膨脹凍脹聯合測試方法按下列步驟實現:
[0007]一、將試驗土料裝入試驗盒中，使用壓力機將土體壓制成型，得到土體試樣；
[0008]二、在底板上鋪設透水石和濾紙，放入步驟一得到的土體試樣，然后在土體試樣的上表面再放上濾紙和透水石，加蓋頂板，完成土體試樣的裝樣；
[0009]三、在試樣盒的側壁、頂板和底板上插入熱敏電阻溫度計，在頂板的上方安裝位移傳感器，連接頂板低溫循環管路和底板低溫循環管路，再連接上底板的供水裝置，供水排除底板內氣泡，最后連接電路完成聯合測試裝置的組裝；
[0010]四、開啟恒溫箱，設定恒溫箱內的溫度為20°C，調節頂板低溫循環浴和底板低溫循環浴的溫度為20°C，完成初始溫度調節；
[0011]五、通過供水裝置自下而上向試樣盒內注水，使水面高出土體試樣5mm，當位移傳感器讀數穩定時，記錄位移傳感器的初始讀數Zci (mm)；
[0012]六、記錄24~48h內某任一時間的位移傳感器讀數zt (mm),按如下的公式(I )計算無荷載膨脹率；
[0013]
【權利要求】
1.土體膨脹凍脹聯合測試裝置，其特征在于該土體膨脹凍脹聯合測試裝置包括恒溫箱(1)、頂板低溫循環浴(11)、底板低溫循環浴(12)、試樣盒(9)、頂板(6)、多個熱敏電阻溫度計(7)、位移傳感器(8)、供水裝置(2)、數據采集系統(3)和主控計算機(4)，其中試樣盒(9)為有機玻璃圓筒，在恒溫箱(1)的下部設置有頂板低溫循環浴(11)和底板低溫循環浴(12)，試樣盒(9)置于恒溫箱(1)內的底板(5)上，頂板(6)安放到試樣盒(9)頂部并通過導管(61)與頂板低溫循環浴(11)的出口相連接，試樣盒底部的底板(5)通過導管(51)與底板低溫循環浴(12 )的出口相連接，在試樣盒(9 )的側壁、頂板(6 )和底板(5 )上均插有熱敏電阻溫度計(7)，頂板(6)的上方安裝有位移傳感器(8)，底板(5)的下表面通過水管(21)連接供水裝置(2)，熱敏電阻溫度計(7)與位移傳感器(8)的信號輸出端分別連接到數據采集系統(3)的信號輸入端，數據采集系統(3)的信號輸出端連接主控計算機(4)。
2.根據權利要求1所述的土體膨脹凍脹聯合測試裝置，其特征在于熱敏電阻溫度計(7)沿試樣盒(9)的徑向方向插入試樣盒(9)。
3.根據權利要求1所述的土體膨脹凍脹聯合測試裝置，其特征在于在試樣盒(9)的側壁上插有多個熱敏電阻溫度計(7)，相鄰兩個熱敏電阻溫度計沿試樣盒(9)的軸向方向的間隔為1cm。
4.土體膨脹凍脹聯合測試方法，其特征在于土體膨脹凍脹聯合測試方法按下列步驟實現: 一、將試驗土料裝入試驗盒中，使用壓力機將土體壓制成型，得到土體試樣； 二、在底板上鋪設透水石和濾紙，放入步驟一得到的土體試樣，然后在土體試樣的上表面再放上濾紙和透水石，加蓋頂板，完成土體試樣的裝樣； 三、在試樣盒的側壁、頂板和底板上插入熱敏電阻溫度計，在頂板的上方安裝位移傳感器，連接頂板低溫循環管路和底板低溫循環管路，再連接上底板的供水裝置，供水排除底板內氣泡，最后連接電路完成聯合測試裝置的組裝； 四、開啟恒溫箱，設定恒溫箱內的溫度為20°C，調節頂板低溫循環浴和底板低溫循環浴的溫度為20°C，完成初始溫度調節； 五、通過供水裝置自下而上向試樣盒內注水，使水面高出土體試樣5mm，當位移傳感器讀數穩定時，記錄位移傳感器的初始讀數Zci (mm)； 六、記錄24~48h期間內某一時間的位移傳感器讀數zt(mm),按如下的公式(I )計算無荷載膨脹率；
5.根據權利要求1所述的土體膨脹凍脹聯合測試方法，其特征在于步驟一土體試樣的密度為 1.5g/cm3 ~1.`7g/cm3。
【文檔編號】G01N33/24GK103776984SQ201410062316
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】徐麗麗, 張濱, 劉麗佳, 李兆宇, 孫景路, 曲祥民, 陶琦 申請人:黑龍江省水利科學研究院
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