專利名稱：膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置及測定膨脹土反復(fù)脹縮變形過程中滲水和滲氣系數(shù)的方法，用于測試膨脹土在豎向荷載作用下反復(fù)脹縮特性；屬于土木工程學(xué)科巖土工程測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膨脹土是一種具有多裂隙和顯著脹縮特性的特殊性粘土，具有多裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂且隨含水率變化產(chǎn)生反復(fù)脹縮變形等工程性質(zhì)。膨脹土在我國乃至全世界范圍內(nèi)分布都極其廣泛，膨脹土地區(qū)的許多工程事故，如建筑物坍塌、路基隆起、邊坡失穩(wěn)等都是由于膨脹土的脹縮變形引起的。而要研究膨脹土的脹縮變形特性，需要進(jìn)行膨脹土在不同豎向荷載作用下的脹縮試驗(yàn)。目前研究膨脹土脹縮特性的試驗(yàn)有無荷載膨脹率試驗(yàn)、有荷載膨脹率試驗(yàn)和收縮試驗(yàn)。無荷載膨脹率試驗(yàn)是在膨脹儀內(nèi)裝入試樣，注水后土體產(chǎn)生膨脹。有荷載膨脹率試驗(yàn)是在固結(jié)儀內(nèi)裝入試樣，然后施加豎向荷載使土體壓縮， 注水后土體產(chǎn)生膨脹。收縮試驗(yàn)是采用收縮儀使土體在自然條件下風(fēng)干，從而產(chǎn)生收縮變形。這三種試驗(yàn)方法和儀器簡單方便，但具有顯著的缺點(diǎn)(1)只能進(jìn)行單一的膨脹性或收縮性試驗(yàn)，不能進(jìn)行膨脹、收縮循環(huán)往復(fù)變形試驗(yàn)；( 只能測定土體的豎向變形量，試驗(yàn)結(jié)果也無法反映土體內(nèi)部裂隙和結(jié)構(gòu)的變化情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，其能夠通過控制置于試樣水槽中的膨脹土的溫度和含水率變化，以測定出膨脹土反復(fù)脹縮變形過程的滲水和滲氣系數(shù)，從而反應(yīng)出膨脹土在反復(fù)脹縮變形過程中土體內(nèi)部的裂隙和土體結(jié)構(gòu)的變化。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，包括機(jī)架以及試樣容器，所述試樣容器包括試樣水槽，所述試樣水槽內(nèi)安置護(hù)環(huán)，且護(hù)環(huán)內(nèi)通過安裝在試樣水槽底面的下透水石支撐環(huán)刀；所述下透水石、環(huán)刀的外表面分別與護(hù)環(huán)的內(nèi)壁面密封連接；所述環(huán)刀內(nèi)安裝膨脹土試樣，且膨脹土試樣的上方通過安裝上透水石與傳力板連接；所述護(hù)環(huán)的上方設(shè)置導(dǎo)環(huán)，導(dǎo)環(huán)與護(hù)環(huán)、上透水石以及傳力板之間的連接面皆分別密封；所述機(jī)架上分別安裝頂升氣缸和百分表；頂升氣缸的活塞桿與試樣水槽底部接觸，百分表的測桿與傳力板連接；所述試樣水槽的底部分別安裝水槽進(jìn)水管和水槽進(jìn)氣管，且水槽進(jìn)水管通過其端部安裝的接頭與水源連接，水槽進(jìn)氣管則通過其端部所安裝的接頭與氣源連接；傳力板則分別安裝試樣出氣管與和試樣出水管，且試樣出氣管通過其端部安裝的接頭與土體滲氣量測定器連接；護(hù)環(huán)的外表面安裝電加熱器，所述電加熱器的溫度傳感器安置于貫穿傳力板和上透水石的測溫孔中。所述土體滲氣量測定器包括敞口有機(jī)玻璃圓筒以及與該敞口有機(jī)玻璃圓筒的壁面密封連接的活塞，所述敞口有機(jī)玻璃圓筒的壁面分別設(shè)置有與排氣管連接的出氣口以及與試樣出氣管連接的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口和出氣口皆分別緊靠著敞口有機(jī)玻璃圓筒的底面設(shè)置，所述排氣管上安裝氣壓表，而氣壓表與排氣管的排氣口之間的連接管道上安裝閥門。所述水槽進(jìn)水管還與體變管的出水口連接，該體變管的進(jìn)氣口與氣源連接。所述電加熱器包括電源、溫度控制器、溫度傳感器以及電加熱片；電加熱片安置在護(hù)環(huán)的外表面，且電加熱片通過溫度控制器與電源連接，而溫度傳感器則與溫度控制器連接；所述溫度控制器通過溫度傳感器所反饋的溫度信息，控制電源與電加熱片之間的通斷。所述機(jī)架包括底板、橫梁以及通過緊定螺母將底板和橫梁連接的拉桿。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)目的是提供一種上述膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置進(jìn)行膨脹土脹縮的測定方法，包括以下步驟(1)在試樣容器內(nèi)安裝膨脹土試樣；(2)通過氣缸對膨脹土試樣施加設(shè)定的法向壓力，待試樣變形穩(wěn)定后測量其變形量；(3)對膨脹土試樣進(jìn)行滲水飽和膨脹，待試樣膨脹穩(wěn)定后測定其膨脹變形量；(4)進(jìn)行膨脹土試樣的滲水系數(shù)測定；(5)在保持法向壓力不變的情況下再對前述滲水膨脹后的膨脹土試樣在進(jìn)行電加熱，使其發(fā)生失水收縮，當(dāng)膨脹土試樣達(dá)到預(yù)定含水率后測量其收縮變形量；(6)在保持法向壓力不變的情況下進(jìn)行膨脹土試樣的滲氣系數(shù)測定；(7)反復(fù)對膨脹土試樣進(jìn)行步驟
(3)、(4)、(5)和步驟(6)的操作，測定每次浸水膨脹后的膨脹變形量和滲水系數(shù)及失水后的收縮變形量和滲氣系數(shù)，通過滲水系數(shù)和滲氣系數(shù)的變化反映試樣內(nèi)部裂隙的發(fā)展及結(jié)構(gòu)變化情況。所述滲水膨脹具體為先對膨脹土試樣施加豎向載荷；然后在維持對膨脹土試樣施加豎向載荷的基礎(chǔ)上，從膨脹土試樣的底部注水，導(dǎo)致膨脹土試樣發(fā)生膨脹變形，以進(jìn)行膨脹土試樣滲水系數(shù)的測定。所述步驟(5)具體為在保持法向壓力不變的情況下讓膨脹土試樣內(nèi)的水在重力作用下排出，同時(shí)對膨脹土試樣進(jìn)行電加熱，控制溫度在30-40°C，讓膨脹土試樣內(nèi)的水蒸發(fā)排出；另外，在對膨脹土試樣進(jìn)行通電加熱過程中，隨時(shí)測定膨脹土試樣的質(zhì)量，以計(jì)算膨脹土試樣的含水率變化過程，當(dāng)膨脹土試樣的含水率達(dá)到設(shè)定的含水率下限后，停止對膨脹土試樣進(jìn)行加熱，讓恒定壓力的空氣透過膨脹土試樣，測定膨脹土試樣的滲氣系數(shù)。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果
(1)管道的接頭均采用帶閥門的易拆卸接頭，當(dāng)管道的接頭拆除后，試樣容器成為一個(gè)獨(dú)立的部分，便于測量容器和試樣的整體質(zhì)量，獲得試樣在試驗(yàn)過程中任意時(shí)刻的含水率; (2)測量容器和試樣的質(zhì)量時(shí)，試樣上的豎向壓力在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，從而消除了卸載對試樣變形產(chǎn)生的影響。(3)試樣收縮過程中，通過電加熱片加熱，加速試樣內(nèi)部水分的蒸發(fā)，減少收縮試驗(yàn)所需的時(shí)間；同時(shí)試樣加熱的溫度是可控的，保證試樣失水基本均勻。
(4)傳力板、導(dǎo)環(huán)、護(hù)環(huán)、環(huán)刀、水槽之間的聯(lián)系處采用密封圈密封，同時(shí)測溫孔采用可密封的螺孔，試樣容器形成了一個(gè)完全密封的空間，確保測量滲水和滲氣系數(shù)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于(1)采用滲水和滲氣系數(shù)兩個(gè)物理量來間接反映膨脹土在脹縮變形過程中土體內(nèi)部裂隙和結(jié)構(gòu)的變化情況。(2)采用氣壓施加豎向荷載，試驗(yàn)過程中豎向荷載始終保持不變，同時(shí)試樣容器可以拆解成一個(gè)獨(dú)立的部分，方便測量其質(zhì)量， 消除了卸載對土體變形產(chǎn)生的影響。(3)采用溫控器和電加熱片控制試樣溫度在一定范圍內(nèi)變化，加速試樣內(nèi)部水分的蒸發(fā)，縮短試驗(yàn)時(shí)間。


圖1是本發(fā)明所述膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖1中試樣水槽1 ；水槽進(jìn)氣管11 ；水槽進(jìn)水管12 ；試樣出氣管13 ；試樣出水管14 ； 試樣測溫孔15 ；導(dǎo)環(huán)16 ；傳力板17 ；護(hù)環(huán)18 ；環(huán)刀19 ；底板21 ；拉桿22 ；橫梁23 ；頂升氣缸 31 ；氣缸輸氣管32 ；下透水板41 ；上透水板42 ；體變管5 ；百分表61 ；百分表測桿62 ；溫度傳感器71 ；溫度控制器72 ；電加熱片73 ；敞口有機(jī)玻璃圓筒81 ；活塞82 ；氣壓表83 ；易拆卸接頭9 ；密封圈10 ；
標(biāo)號A、B、C、D、E、F、G、H、I皆為閥門。
具體實(shí)施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，本發(fā)明所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，包括機(jī)架以及試樣容器，圖中虛線框部分即為試樣容器，所述試樣容器包括試樣水槽，所述試樣水槽內(nèi)安置護(hù)環(huán)，且護(hù)環(huán)內(nèi)通過鋪設(shè)在試樣水槽底面的下透水石支撐環(huán)刀；所述下透水石、環(huán)刀的外表面分別與護(hù)環(huán)的內(nèi)壁面密封連接；所述環(huán)刀內(nèi)安裝膨脹土試樣，且膨脹土試樣的上方通過安裝上透水石與傳力板連接；所述護(hù)環(huán)的上方設(shè)置導(dǎo)環(huán)，導(dǎo)環(huán)與護(hù)環(huán)、上透水石以及傳力板之間的連接面皆分別密封；所述機(jī)架上分別安裝頂升氣缸和百分表；頂升氣缸的活塞桿與試樣水槽底部接觸，百分表的測桿與傳力板連接；所述試樣水槽的底部分別安裝水槽進(jìn)水管和水槽進(jìn)氣管，且水槽進(jìn)水管通過其端部安裝的接頭與水源連接，水槽進(jìn)氣管則通過其端部所安裝的接頭與氣源連接；傳力板則分別安裝試樣出氣管與和試樣出水管，且試樣出氣管通過其端部安裝的接頭與土體滲氣量測定器連接；護(hù)環(huán)的外表面安裝電加熱器，所述電加熱器的溫度傳感器安置于貫穿傳力板和上透水石的測溫孔中。所述機(jī)架包括底板、橫梁以及通過緊定螺母將底板和橫梁連接的拉桿。頂升氣缸安裝在底板上，而百分表則安裝在橫梁上，百分表位于試樣水槽的上方，而頂升氣缸則位于試樣水槽下方，通過百分表測定出膨脹土試樣的膨脹和收縮變形量。圖中傳力板、導(dǎo)環(huán)、護(hù)環(huán)、環(huán)刀、水槽之間的聯(lián)系處均采用密封圈密封，測溫孔采用可密封的螺孔，試樣容器形成了一個(gè)完全密封的空間。試樣容器下部外接水源、氣源和體變管，上部留有測溫孔、出水口和出氣口，出氣口外接完全密封的土體滲氣量測定器。該土體滲氣量測定器包括完全密封的有機(jī)玻璃容器，由敞口有機(jī)玻璃圓筒以及與該敞口敞口有機(jī)玻璃圓筒的壁面密封連接的活塞組成，活塞可以在敞口敞口有機(jī)玻璃圓筒上部自由移動(dòng)， 且活塞與容器壁之間的摩擦很小，同時(shí)裝有氣壓表測定容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。電加熱片、傳感器與溫控器相連，溫控器控制試驗(yàn)過程中的溫度在一定范圍內(nèi)變化。與試樣容器相連的出氣口、水源、氣源及電線接頭均為易拆卸接頭，試樣容器可以成為一個(gè)獨(dú)立的部分。所述敞口敞口有機(jī)玻璃圓筒的壁面分別設(shè)置有與排氣管連接的出氣口以及與試樣出氣管連接的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口和出氣口皆分別緊靠著敞口敞口有機(jī)玻璃圓筒的底面設(shè)置，所述排氣管上安裝氣壓表，而氣壓表與排氣管的排氣口之間的連接管道上安裝閥門。所述水槽進(jìn)水管還與體變管的出水口連接，該體變管的進(jìn)氣口與氣源連接。所述電加熱器包括電源、溫度控制器、溫度傳感器以及電加熱片；電加熱片安置在護(hù)環(huán)的外表面，且電加熱片通過溫度控制器與電源連接，而溫度傳感器則與溫度控制器連接；所述溫度控制器通過溫度傳感器所反饋的溫度信息，控制電源與電加熱片之間的通斷。如圖2所示，其公開了本發(fā)明各閥門的安裝布局圖；其中閥門A安裝在敞口敞口有機(jī)玻璃圓筒的排氣管上；閥門B安裝在試樣出氣管與敞口敞口有機(jī)玻璃圓筒之間的連接管道上；閥門C安裝在試樣出水管上；閥門D安裝在氣源與體變管之間的連接管道上；閥門 E、閥門F分別安裝在水源與體變管之間的連接管道上，且閥門E靠近體變管的出水口設(shè)置， 而閥門F則靠近水源的出水口設(shè)置；閥門I安裝在水槽進(jìn)水管上；閥門H則安裝在水槽進(jìn)氣管上；閥門G安裝在氣源與氣缸的連接管道上；將試樣容器與體變管、氣源、水源以及土體滲氣量測定器斷開時(shí)，能夠保持氣缸對試樣水槽施加恒定的豎向載荷。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)目的是提供一種上述膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置進(jìn)行膨脹土脹縮的測定方法，包括以下步驟(1)在試樣容器內(nèi)安裝膨脹土試樣；(2)通過氣缸對膨脹土試樣施加設(shè)定的法向壓力，待試樣變形穩(wěn)定后測量其變形量；(3)對膨脹土試樣進(jìn)行滲水飽和膨脹，待試樣膨脹穩(wěn)定后測定其膨脹變形量；(4)進(jìn)行膨脹土試樣的滲水系數(shù)測定；(5)在保持法向壓力不變的情況下再對前述滲水膨脹后的膨脹土試樣在進(jìn)行電加熱，使其發(fā)生失水收縮，當(dāng)膨脹土試樣達(dá)到預(yù)定含水率后測量其收縮變形量；(6)在保持法向壓力不變的情況下進(jìn)行膨脹土試樣的滲氣系數(shù)測定；(7)反復(fù)對膨脹土試樣進(jìn)行步驟 (3)、(4)、(5)和步驟(6)的操作，測定每次浸水膨脹后的膨脹變形量和滲水系數(shù)及失水后的收縮變形量和滲氣系數(shù)，通過滲水系數(shù)和滲氣系數(shù)的變化反映試樣內(nèi)部裂隙的發(fā)展及結(jié)構(gòu)變化情況。上述膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置的實(shí)驗(yàn)過程是
(1)開始試驗(yàn)之前進(jìn)行管路排氣，打開閥門E和閥門F，關(guān)閉其他所有閥門，接通水源， 使體變管內(nèi)充有一定量的水，之后關(guān)閉閥門F、E。(2)試驗(yàn)時(shí)，在試樣容器內(nèi)裝好試樣，并通過易拆卸接頭斷開試樣容器與外部管道的連接，即將試樣容器與體變管、氣源、水源以及土體收縮氣壓測定器斷開，測定試樣容器的整體質(zhì)量。(3)通過易拆卸接頭將試樣容器與外部管道連接，即試樣容器與體變管、氣源、水源以及土體滲氣量測定器連接，打開閥門G，接通氣源B，調(diào)節(jié)氣壓調(diào)壓筒對試樣施加設(shè)定的豎向荷載。待試樣在荷載作用下穩(wěn)定后，通過百分表測量試樣的豎向變形量。(4)打開閥門F、I，接通水源，自下而上逐漸給試樣容器內(nèi)注滿水使試樣飽和，之后關(guān)閉閥門F、I。待試樣浸水膨脹穩(wěn)定后，通過百分表測量試樣的豎向變形量。(5)打開閥門F、I，排除試樣容器內(nèi)多余的水；關(guān)閉閥門F、I、G，通過氣壓調(diào)壓筒卸除氣壓，并通過易拆卸接頭斷開試樣容器與外部管道的連接，測定試樣容器的整體質(zhì)量，計(jì)算試樣浸水膨脹穩(wěn)定后的含水率。(6)通過易拆卸接頭連接試樣容器與外部管道，通過氣壓調(diào)壓筒調(diào)至設(shè)定的豎向荷載，打開閥門G，關(guān)閉閥門H、F、B，打開閥門E、I、D、C，接通有壓氣源A，通過氣壓調(diào)壓筒對體變管內(nèi)的水施加設(shè)定的壓力，則體變管內(nèi)的水通過試樣從出水口流出，待出水口有水流出時(shí)，開始計(jì)時(shí)，并記錄體變管內(nèi)水量的變化，以此計(jì)算出試樣在特定荷載作用下浸水膨脹穩(wěn)定后的滲水系數(shù)。若試樣的滲水系數(shù)較大超出了體變管的測量范圍時(shí)，可以關(guān)閉閥門E，打開閥門F、I，通過外接水源測量試樣的滲水系數(shù)。(7)待測定完試樣的滲水系數(shù)后，關(guān)閉閥門I，打開閥門C、B，擰開測溫孔處的螺母，在測溫孔中插入溫度傳感器，通過溫度控制器設(shè)定加熱溫度的上下限，接通外接電源， 電加熱片開始工作，試樣內(nèi)部的水分排出，試樣產(chǎn)生收縮。(8)當(dāng)預(yù)估試樣的含水率達(dá)到設(shè)定含水率時(shí)，通過百分表測量試樣的收縮變形量， 關(guān)閉閥門G，通過氣壓調(diào)壓筒卸除氣壓，并通過易拆卸接頭斷開試樣容器與外部管道的連接，測定試樣容器的整體質(zhì)量，計(jì)算試樣失水收縮后的含水率。(9)通過易拆卸接頭連接試樣容器與外部管道，通過氣壓調(diào)壓筒調(diào)至設(shè)定的豎向荷載，打開閥門G、H、B、A，關(guān)閉閥門E、I、D、C，接通外接有壓氣源A，通過調(diào)壓筒調(diào)至設(shè)定的壓力，則有壓氣源內(nèi)的氣體通過試樣發(fā)生滲透進(jìn)入有機(jī)玻璃容器，當(dāng)排氣口有氣體排出時(shí)， 關(guān)閉閥門A并開始計(jì)時(shí)，記錄活塞上升的高度和氣壓表的讀數(shù)，以此計(jì)算出試樣在特定荷載作用下失水穩(wěn)定后的滲氣系數(shù)。至此完成一個(gè)干濕循環(huán)下的脹縮變形及滲水和滲氣系數(shù)的測量，重復(fù)步驟(4) (9)，進(jìn)行第二次、第三次……干濕循環(huán)下的脹縮變形及滲水和滲氣系數(shù)的測量。
權(quán)利要求
1.一種膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，包括機(jī)架以及試樣容器，所述試樣容器包括試樣水槽，所述試樣水槽內(nèi)安置護(hù)環(huán)，且護(hù)環(huán)內(nèi)通過安裝在試樣水槽底面的下透水石支撐環(huán)刀；所述下透水石、環(huán)刀的外表面分別與護(hù)環(huán)的內(nèi)壁面密封連接；所述環(huán)刀內(nèi)裝膨脹土試樣，且膨脹土試樣的上方通過安裝上透水石與傳力板連接；所述護(hù)環(huán)的上方設(shè)置導(dǎo)環(huán)， 導(dǎo)環(huán)與護(hù)環(huán)、上透水石以及傳力板之間的連接面皆分別密封；其特征在于所述機(jī)架上分別安裝頂升氣缸和百分表；試樣水槽支撐在頂升氣缸的活塞桿上；百分表的測桿與傳力板連接；所述試樣水槽的底部分別安裝水槽進(jìn)水管和水槽進(jìn)氣管，且水槽進(jìn)水管通過其端部安裝的接頭與水源連接，水槽進(jìn)氣管則通過其端部的接頭與氣源連接；傳力板則分別安裝試樣出氣管與和試樣出水管，且試樣出氣管通過其端部安裝的接頭與土體滲氣量測定器連接；護(hù)環(huán)的外表面安裝電加熱器，所述電加熱器的溫度傳感器安置于貫穿傳力板和上透水石的測溫孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，其特征在于所述土體滲氣量測定器包括敞口有機(jī)玻璃圓筒以及與該敞口有機(jī)玻璃圓筒的壁面密封連接的活塞，所述敞口有機(jī)玻璃圓筒的壁面分別設(shè)置有與排氣管連接的出氣口以及與試樣出氣管連接的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口和出氣口皆分別緊靠著敞口有機(jī)玻璃圓筒的底面設(shè)置，所述排氣管上安裝氣壓表，而氣壓表與排氣管的排氣口之間的連接管道上安裝閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，其特征在于所述水槽進(jìn)水管還與體變管的出水口連接，該體變管的進(jìn)氣口與氣源連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，其特征在于所述電加熱器包括電源、溫度控制器、溫度傳感器以及電加熱片；電加熱片安置在護(hù)環(huán)的外表面，且電加熱片通過溫度控制器與電源連接，而溫度傳感器則與溫度控制器連接；所述溫度控制器通過溫度傳感器所反饋的溫度信息，控制電源與電加熱片之間的通斷。
5.根據(jù)1至4任一權(quán)利要求所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置，其特征在于所述機(jī)架包括底板、橫梁以及通過緊定螺母將底板和橫梁連接的拉桿。
6.一種權(quán)利要求1所述膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置進(jìn)行膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在試樣容器內(nèi)安裝膨脹土試樣；(2 )通過氣缸對膨脹土試樣施加設(shè)定的法向壓力，待試樣變形穩(wěn)定后測量其變形量；(3)對膨脹土試樣進(jìn)行滲水飽和膨脹，待試樣膨脹穩(wěn)定后測定其膨脹變形量；(4)進(jìn)行膨脹土試樣的滲水系數(shù)測定；(5)在保持法向壓力不變的情況下再對前述滲水膨脹后的膨脹土試樣進(jìn)行電加熱， 使其發(fā)生失水收縮，當(dāng)膨脹土試樣達(dá)到預(yù)定含水率后測量其收縮變形量；(6)在保持法向壓力不變的情況下進(jìn)行膨脹土試樣的滲氣系數(shù)測定；(7)反復(fù)對膨脹土試樣進(jìn)行步驟(3)、 (4)、(5)和步驟(6)的操作，測定每次浸水膨脹后的膨脹變形量和滲水系數(shù)及失水后的收縮變形量和滲氣系數(shù)，通過滲水系數(shù)和滲氣系數(shù)的變化反映試樣內(nèi)部裂隙的發(fā)展及結(jié)構(gòu)變化情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置進(jìn)行膨脹土脹縮的測定方法，其特征在于，所述滲水膨脹具體為先對膨脹土試樣施加豎向載荷；然后在維持對膨脹土試樣施加豎向載荷的基礎(chǔ)上，從膨脹土試樣的底部注水，導(dǎo)致膨脹土試樣發(fā)生膨脹變形， 以進(jìn)行膨脹土試樣滲水系數(shù)的測定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置進(jìn)行膨脹土脹縮的測定方法，其特征在于，所述步驟(5)具體為在保持法向壓力不變的情況下讓膨脹土試樣內(nèi)的水在重力作用下排出，同時(shí)對膨脹土試樣進(jìn)行電加熱，控制溫度在30-40 V，讓膨脹土試樣內(nèi)的水蒸發(fā)排出；另外，在對膨脹土試樣進(jìn)行通電加熱過程中，隨時(shí)測定膨脹土試樣的質(zhì)量， 以計(jì)算膨脹土試樣的含水率變化過程，當(dāng)膨脹土試樣的含水率達(dá)到設(shè)定的含水率下限后， 停止對膨脹土試樣進(jìn)行加熱，讓恒定壓力的空氣透過膨脹土試樣，測定膨脹土試樣的滲氣系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置及其測量方法，該膨脹土脹縮表征參數(shù)的測量裝置包括試樣容器、土體滲氣系數(shù)測量部分、施加豎向載荷的頂升氣缸、測定膨脹土試樣發(fā)生豎向變形的百分表以及測試膨脹土試樣滲水系數(shù)的體變管；測量時(shí)，先將膨脹土試樣浸水膨脹穩(wěn)定后，測定其滲水系數(shù)；然后再對膨脹土試樣進(jìn)行電加熱，使其失水收縮穩(wěn)定后，測定其滲氣系數(shù)，因此，本發(fā)明能夠通過控制置于試樣容器中的膨脹土試樣的溫度和含水率變化，以測定出膨脹土反復(fù)脹縮變形過程的滲水和滲氣系數(shù)，從而反應(yīng)出膨脹土在反復(fù)脹縮變形過程中土體內(nèi)部的裂隙和土體結(jié)構(gòu)的變化。另外，本發(fā)明的試樣容器通過其上安裝的各接頭與外部管道連接，因此，便于實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)測量，且提高了數(shù)據(jù)的測量精度。
文檔編號G01N15/08GK102401778SQ20111009918
公開日2012年4月4日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者劉利, 張文慧, 杭永山, 王保田, 馬斐 申請人:河海大學(xué)