膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，包括用于盛裝膨脹土的模型箱，模型箱內(nèi)設(shè)有一側(cè)懸空、另一側(cè)與膨脹土接觸的支擋構(gòu)件，模型箱的箱壁上設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的用于測量膨脹土側(cè)向膨脹力的第一壓力檢測部件，支擋構(gòu)件上設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的用于測量膨脹土側(cè)向膨脹力的第二壓力檢測部件，膨脹土內(nèi)設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的濕度檢測部件。該綜合測試裝置可以模擬測得膨脹土在不同濕度、不同深度環(huán)境下作用于不同支擋結(jié)構(gòu)的側(cè)向膨脹力，為膨脹土地區(qū)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供膨脹力試驗(yàn)依據(jù)。
【專利說明】膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹土是一種具有較大的吸水膨脹和失水收縮變形特征的高塑性粘土。膨脹力是 度量膨脹土膨脹特性的一個(gè)重要指標(biāo)，其巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50279-98)中的定義 為：土體在不允許側(cè)向變形下充分吸水，使其保持不發(fā)生堅(jiān)向膨脹所需施加的最大壓力值， 包括堅(jiān)向膨脹力和水平膨脹力。目前，膨脹力測試方法主要有膨脹反壓法、加壓膨脹法及平 衡加壓法3種。但上述傳統(tǒng)試驗(yàn)方法受試樣尺寸、注水方式、填料壓實(shí)度等因素影響，使得 其試驗(yàn)結(jié)果既與實(shí)際膨脹力水平存在差距，又不能模擬不同支擋構(gòu)件形式下的服役環(huán)境， 因此不能直接為現(xiàn)場原位監(jiān)測和邊坡支擋構(gòu)件設(shè)計(jì)服務(wù)。
[0003] 目前，沒有模擬不同支擋構(gòu)件形式下膨脹土側(cè)向膨脹力的試驗(yàn)裝置，關(guān)于試驗(yàn)中 如何模擬不同邊界條件、膨脹土邊坡的形狀和尺寸、加荷方式、注水方法等還從來沒有人進(jìn) 行過類似的試驗(yàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種膨脹土側(cè)向膨脹 力綜合測試裝置，該綜合測試裝置可以模擬測得膨脹土在不同濕度、不同深度環(huán)境下作用 于不同支擋結(jié)構(gòu)的側(cè)向膨脹力，為膨脹土地區(qū)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供膨脹力試驗(yàn)依據(jù)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，包括用于盛裝膨脹土的模型箱，所述模型箱內(nèi) 設(shè)有一側(cè)懸空、另一側(cè)與膨脹土接觸的支擋構(gòu)件，所述模型箱的箱壁上設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不 同深度位置的用于測量膨脹土側(cè)向膨脹力的第一壓力檢測部件，所述支擋構(gòu)件上設(shè)有多個(gè) 分設(shè)于不同深度位置的用于測量膨脹土側(cè)向膨脹力的第二壓力檢測部件，所述膨脹土內(nèi)設(shè) 有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的濕度檢測部件。
[0006] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)： 所述模型箱的部分箱壁與膨脹土之間還設(shè)有第一反濾層，所述模型箱的箱壁上設(shè)有多 個(gè)分設(shè)于不同深度位置的用于測量第一反濾層側(cè)向壓力的第三壓力檢測部件。
[0007] 所述支擋構(gòu)件的部分支擋面與膨脹土之間還設(shè)有第二反濾層，所述支擋構(gòu)件上設(shè) 有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的用于測量第二反濾層側(cè)向壓力的第四壓力檢測部件。
[0008] 所述第一反濾層和第二反濾層均為中粗砂填充層。
[0009] 所述第一壓力檢測部件、第二壓力檢測部件、第三壓力檢測部件和第四壓力檢測 部件均為與JMZX-5006A測試儀配套使用的土壓力盒；所述濕度檢測部件為與FDS-100 土壤 濕度測試儀配套使用的土壤濕度傳感器。
[0010] 所述膨脹土內(nèi)沿深度方向間隔設(shè)有多層滲排水管網(wǎng)，所述滲排水管網(wǎng)包括位于所 述膨脹土內(nèi)的砂溝以及埋設(shè)于所述砂溝中的PVC管，所述PVC管上開設(shè)有孔，各層滲排水管 網(wǎng)中的PVC管均連接有延伸出膨脹土頂面的注水管。
[0011] 所述支擋構(gòu)件為樁板墻或重力式擋墻，所述樁板墻包括設(shè)于模型箱內(nèi)的支撐樁以 及連接于所述支撐樁上的擋板。
[0012] 所述膨脹土的頂面設(shè)有多個(gè)堅(jiān)向布置的具有一定深度的砂孔，砂孔中充填滿中細(xì) 砂。
[0013] 所述測試裝置還包括用于測量支擋構(gòu)件變形量的百分表以及用于測量支擋構(gòu)件 內(nèi)力的混凝土應(yīng)變計(jì)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置可 模擬不同支擋結(jié)構(gòu)形式，如無位移的重力式擋墻、允許產(chǎn)生一定位移量的樁板墻等支擋結(jié) 構(gòu)形式，膨脹土邊坡對支擋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向膨脹力。還能夠測試不同等級膨脹土在大氣降 水入滲或地下水位上升條件下，膨脹土的濕度以及作用在不同支擋結(jié)構(gòu)上的側(cè)向膨脹力， 從而獲得不同支擋結(jié)構(gòu)形式時(shí)膨脹土側(cè)向膨脹力隨濕度變化、沿深度方向的分布規(guī)律，為 膨脹土地區(qū)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供膨脹力試驗(yàn)依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置的主視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置設(shè)有滲排水管網(wǎng)的主視結(jié)構(gòu)示意 簡圖。
[0018] 圖例說明： 1、模型箱；2、支擋構(gòu)件；21、支撐樁；22、擋板；3、第一壓力檢測部件；4、第二壓力檢測 部件；5、濕度檢測部件；6、第一反濾層；7、第三壓力檢測部件；8、第二反濾層；9、第四壓力 檢測部件；10、滲排水管網(wǎng)；11、注水管；12、砂孔；13、百分表。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，包括用于盛裝膨脹土 的模型箱1，模型箱1內(nèi)設(shè)有支擋構(gòu)件2,支擋構(gòu)件2的一側(cè)懸空、另一側(cè)與膨脹土接觸，模 型箱1的箱壁上設(shè)有多個(gè)第一壓力檢測部件3,多個(gè)第一壓力檢測部件3埋設(shè)于模型箱1的 箱壁和膨脹土之間并沿深度方向間隔布置，可檢測不同深度位置處的膨脹土對模型箱1的 箱壁的側(cè)向膨脹力，模型箱1的箱壁相當(dāng)于模擬靜止擋墻(如重力式擋墻)，從而測量得到膨 脹土作用在模擬靜止擋墻后的側(cè)向膨脹力。支擋構(gòu)件2上設(shè)有多個(gè)第二壓力檢測部件4,多 個(gè)第二壓力檢測部件4埋設(shè)于支擋構(gòu)件2和膨脹土之間并沿深度方向間隔布置，可檢測不 同深度位置處的膨脹土對支擋構(gòu)件2的側(cè)向膨脹力，該支擋構(gòu)件2為允許產(chǎn)生一定位移量 的樁板墻，樁板墻包括裝設(shè)于模型箱1中的支撐樁21以及連接于支撐樁21上的擋板22。 在實(shí)際應(yīng)用中，支擋構(gòu)件2可設(shè)置成不同形式的支擋結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可測量膨脹土作用在不同 支擋結(jié)構(gòu)時(shí)的側(cè)向膨脹力。同時(shí)，膨脹土內(nèi)還設(shè)有多個(gè)濕度檢測部件5,多個(gè)濕度檢測部件 5埋設(shè)在膨脹土中并沿深度方向間隔布置，可檢測膨脹土不同深度位置處的濕度。本發(fā)明膨 脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，可模擬不同支擋結(jié)構(gòu)形式，如無位移的重力式擋墻、允許產(chǎn) 生一定位移量的樁板墻等支擋結(jié)構(gòu)形式，膨脹土邊坡對支擋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向膨脹力。還能 夠測試不同等級膨脹土在大氣降水入滲或地下水位上升條件下，膨脹土的濕度以及作用在 不同支擋結(jié)構(gòu)上的側(cè)向膨脹力，從而獲得不同支擋結(jié)構(gòu)形式時(shí)膨脹土側(cè)向膨脹力隨濕度變 化、沿深度方向的分布規(guī)律，從而解決了膨脹土邊坡支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是支擋結(jié)構(gòu)允許 產(chǎn)生小幅變形或柔性擋墻設(shè)計(jì)時(shí)，側(cè)向膨脹力大小和分布規(guī)律問題，為膨脹土地區(qū)支擋結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)提供膨脹力試驗(yàn)依據(jù)。
[0021] 進(jìn)一步，模型箱1的部分箱壁與膨脹土之間還設(shè)有第一反濾層6,即模型箱1的一 部分側(cè)壁與膨脹土接觸，另一部分側(cè)壁與膨脹土之間設(shè)置第一反濾層6,模型箱1的箱壁上 設(shè)有多個(gè)第三壓力檢測部件7,多個(gè)第三壓力檢測部件7埋設(shè)于模型箱1的箱壁與膨脹土之 間并沿深度方向間隔設(shè)置，可檢測第一反濾層6不同深度位置處的側(cè)向壓力。支擋構(gòu)件2 的部分支擋面與膨脹土之間還設(shè)有第二反濾層8,即支擋構(gòu)件2的支擋面中，一部分支擋面 直接與膨脹土接觸，另一部分支擋面與膨脹土之間設(shè)置第二反濾層8,支擋構(gòu)件2上設(shè)有多 個(gè)第四壓力檢測部件9,多個(gè)第四壓力檢測部件9埋設(shè)于支擋構(gòu)件2和第二反濾層8之間并 沿深度方向間隔設(shè)置，可檢測第二反濾層8不同深度位置處的側(cè)向壓力。設(shè)置第一反濾層 6和第二反濾層8后可以模擬實(shí)際工程中反濾層對支擋結(jié)構(gòu)的減脹效果。上述第一反濾層 6和第二反濾層8為中粗砂填充層，在其他實(shí)施例中，第一反濾層6和第二反濾層8也可以 采用不同種類的材料，并可鋪設(shè)成不同厚度，以測試不同反濾層對膨脹土的減脹效果。
[0022] 上述第一壓力檢測部件3、第二壓力檢測部件4、第三壓力檢測部件7和第四壓力 檢測部件9均為與JMZX-5006A測試儀配套使用的土壓力盒，土壓力盒根據(jù)膨脹土的膨脹等 級選擇合適的種類和量程，并將土壓力盒沿深度方向按測試方案要求的間距布設(shè)；濕度檢 測部件5為與FDS-100 土壤濕度測試儀配套使用的土壤濕度傳感器。
[0023] 本實(shí)施例中，膨脹土內(nèi)設(shè)有多層滲排水管網(wǎng)10,多層滲排水管網(wǎng)10分設(shè)于不同深 度，各滲排水管網(wǎng)10包括位于膨脹土內(nèi)的砂溝以及埋設(shè)于砂溝中的PVC管，并且PVC管上 開設(shè)有孔，每層滲排水管網(wǎng)10中的PVC管均連接有延伸出膨脹土頂面的注水管11，可通過 注水管11向各滲排水管網(wǎng)10注水。滲排水管網(wǎng)10的形成具體是，當(dāng)膨脹土層夯實(shí)后開挖 5cm寬、5cm深的溝，并在溝中填中粗砂形成砂溝，在砂溝中埋設(shè)帶孔的PVC管，形成滲排水 管網(wǎng)10。滲排水管網(wǎng)10的具體布置如圖3所示，不同等級的膨脹土層填筑時(shí)，根據(jù)膨脹土 層的密實(shí)度和滲透性的不同，可將滲排水管網(wǎng)10布置在不同深度，并且同一深度的滲排水 管網(wǎng)10中PVC管之間的間距也可以不同。設(shè)置滲排水管網(wǎng)10后便于模擬地下水位上升，并 使膨脹土濕度發(fā)生變化，在模擬地下水位上升時(shí)，通過注水管11將水從下往上逐層注入膨 脹土層中，當(dāng)下層的土壤濕度傳感器數(shù)值發(fā)生突變時(shí)則開始向上一層滲排水管網(wǎng)10注水， 以此類推。
[0024] 本實(shí)施例中，膨脹土的頂面設(shè)有多個(gè)堅(jiān)向布置的砂孔12,砂孔12向膨脹土內(nèi)部延 伸至一定深度，砂孔12中充填滿中細(xì)砂。在模擬大氣降水入滲時(shí)，堅(jiān)向布置的砂孔12起到 模擬天然裂隙及加快滲透的作用，試驗(yàn)開始后，在膨脹土頂面灑水使膨脹土表面積水，水通 過砂孔12和土體天然孔隙水滲入。本實(shí)施例的砂孔12具體設(shè)置如圖1和圖2所示，在實(shí) 際應(yīng)用中砂孔12的數(shù)量根據(jù)膨脹土等級、膨脹土層厚度和密實(shí)度確定。
[0025] 本實(shí)施例中，測試裝置還包括百分表13和混凝土應(yīng)變計(jì)，其中，百分表13用于測 量支擋構(gòu)件2的側(cè)向變形量，混凝土應(yīng)變計(jì)用于測量支擋構(gòu)件2的應(yīng)變，進(jìn)而得到支擋構(gòu)件 2的內(nèi)力。
[0026] 本發(fā)明膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置的主要構(gòu)件均可預(yù)制拼裝，工藝簡單，便 于掌握；測試系統(tǒng)的儀器和元器件均為定型產(chǎn)品，并經(jīng)多年實(shí)踐證明，產(chǎn)品質(zhì)量可靠、性能 穩(wěn)定。
[0027] 以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。 對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于：包括用于盛裝膨脹土的模型箱 (1)，所述模型箱（1)內(nèi)設(shè)有一側(cè)懸空、另一側(cè)與膨脹土接觸的支擋構(gòu)件（2)，所述模型箱 (1)的箱壁上設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的用于測量膨脹土側(cè)向膨脹力的第一壓力檢測 部件（3)，所述支擋構(gòu)件（2)上設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的用于測量膨脹土側(cè)向膨脹 力的第二壓力檢測部件（4)，所述膨脹土內(nèi)設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的濕度檢測部件 (5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于：所述模型箱 (1) 的部分箱壁與膨脹土之間還設(shè)有第一反濾層（6)，所述模型箱（1)的箱壁上設(shè)有多個(gè)分 設(shè)于不同深度位置的用于測量第一反濾層（6)側(cè)向壓力的第三壓力檢測部件（7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于：所述支擋構(gòu) 件（2)的部分支擋面與膨脹土之間還設(shè)有第二反濾層（8)，所述支擋構(gòu)件（2)上設(shè)有多個(gè)分 設(shè)于不同深度位置的用于測量第二反濾層（8)側(cè)向壓力的第四壓力檢測部件（9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于：所述第一反 濾層（6)和第二反濾層（8)均為中粗砂填充層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于：所述第一壓 力檢測部件（3)、第二壓力檢測部件（4)、第三壓力檢測部件（7)和第四壓力檢測部件（9)均 為與JMZX-5006A測試儀配套使用的土壓力盒；所述濕度檢測部件（5)為與FDS-100 土壤濕 度測試儀配套使用的土壤濕度傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于： 所述膨脹土內(nèi)沿深度方向間隔設(shè)有多層滲排水管網(wǎng)（10)，所述滲排水管網(wǎng)（10)包括位于 所述膨脹土內(nèi)的砂溝以及埋設(shè)于所述砂溝中的PVC管，所述PVC管上開設(shè)有孔，各層滲排水 管網(wǎng)（10 )中的PVC管均連接有延伸出膨脹土頂面的注水管（11)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于： 所述支擋構(gòu)件（2)為樁板墻或重力式擋墻，所述樁板墻包括設(shè)于模型箱（1)內(nèi)的支撐樁 (21)以及連接于所述支撐樁（21)上的擋板（22 )。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于： 所述膨脹土的頂面設(shè)有多個(gè)堅(jiān)向布置的具有一定深度的砂孔（12)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的膨脹土側(cè)向膨脹力綜合測試裝置，其特征在于： 所述測試裝置還包括用于測量支擋構(gòu)件（2)變形量的百分表（13)以及用于測量支擋構(gòu)件 (2) 內(nèi)力的混凝土應(yīng)變計(jì)。
【文檔編號】G01L5/00GK104062056SQ201410330321
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】楊嘯 申請人:楊嘯