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一种黏性土湿化崩解仪及其试验方法

2020-08-28 03:25 作者:18新利体育 点击:

  [0001 ]本发明属于土木工程测试技术领域,更具体地说,涉及一种黏性土湿化崩解仪及 其试验方法。

  [0002] 土的湿化是指土体在水中发生崩解的现象,通过测定具有结构性的黏质土在水中 的崩解速度,并以此作为湿法填筑路堤选择土料的标准之一,也是土体的重要物理性质之 一。对土体的崩解性进行研究具有重要的理论与现实意义,但现有的土体湿化崩解定量试 验及定性分析并未形成统一的标准,以至于工程及科研领域许多问题不能有效地解决。

  [0003] 目前国内外关于岩土湿化特性主要侧重于软岩而较少涉及土,特别是黏性土的试 验研究还处于初步探索阶段。从研究方法看,主要侧重于完全烘干的极端情况,对其他状态 研究较少,且试验过程中,湿化阶段的吸湿增重对土的湿化崩解的影响较为明显。现有测定 黏性土崩解性的方法是浸泡观察法和浮筒法,前者只能定性描述崩解性,后者其试验仪器 由带刻度标示的浮筒、挂在浮筒下端的网板以及玻璃外筒构成,但存在读数误差大、浮筒易 贴壁、无法描述湿化阶段等问题。

  [0004] 对于上述的问题已有相关技术公开,但是现有的崩解仪要么是包括电子天平、水 槽、盛样网架和支架,电子天平上放置水槽,水槽内设置用于放置土样的盛样网架,盛样网 架悬挂在支架上,采用上述结构崩解仪做黏性土湿化试验时试验初始阶段,土样的吸湿增 重会影响电子天平对崩解量数据的读取,电子天平读取数据与实际黏性土湿化崩解数据相 差大;要么是包括静水力天平、水槽、盛样网架和支架,静水力天平放置在支架顶部,支架下 方设置水槽,水槽内设置盛样网架,盛样网架悬挂于静水力天平底部的挂钩上,采用上述结 构崩解仪做黏性土湿化试验时随着试验的进行,土样湿化增重静水力天平对崩解量数据的 读取,静水力天平读取数据与实际黏性土湿化崩解数据相差大;上述两种结构虽然能做黏 性土湿化试验,但是试验获得的黏性土湿化崩解曲线不能贴合实际黏性土湿化崩解曲线。

  [0006] 本发明的目的在于克服上述的不足,提供了一种黏性土湿化崩解仪及其试验方 法,采用本发明的技术方案,结构简单,操作方便,数据准确,采用静水力天平和电子天平协 同一起测定置于盛样网架中土样的湿化崩解,能够得出更贴合实际的黏性土湿化崩解曲 线] 为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:

  [0009] 本发明的一种黏性土湿化崩解仪,包括支架,所述的支架的顶板上放置有静水力 天平;所述的支架的顶板下方设有水槽,该水槽放置在电子天平上;所述的水槽内设有用于 放置土样的盛样网架,该盛样网架系在静水力天平底部的挂钩上。

  [0010] 更进一步地,所述的盛样网架由边长100mm的正方形底盘和用Ο . 15mm粗的钢丝编 织成孔径为10 X 1 〇_的挂网构成。

  [0011] 更进一步地,所述的水槽的结构形状为正方体,水槽由有机玻璃制成。

  [0013] 1)空载试验:将盛样网架悬挂在静水力天平底部的挂钩上,将水槽放置在电子天 平上并在水槽内加入水直至将盛样网架全部浸入水中为止,记录此时静水力天平上显示的 读数为m e,电子天平上显示的读数为D、

  [0014] 2)制作立方体土样:选取天然土样或制备某一含水率的扰动土样制成立方体土 样,立方体土样的大小为50mm X 50mm,并测得立方体土样的质量为Μ;

  [0015] 3)崩解试验:①将立方体土样放置在盛样网架内并使得立方体土样全部浸入水 内,记录此时静水力天平上显示的读数为mo,电子天平上显示的读数为Do;②随着试验进行, 立方体土样会逐渐湿化崩解掉落至水槽内,静水力天平上显示的读数逐渐减少,而电子天 平上显示的读数随之增加,在不同时刻t(t = ls,2s,3s,4s,5s,6s,7s,8s,9s,10s,lls,12s, 13s,14s,15s,16s,17s,18s,19s,20s)记录下静水力天平上显示的读数为mt,电子天平上显 示的读数为Dt;

  式中:Pt-t时 刻立方体土样累积崩解量/%,D_-电子天平初读数(空盛样网架浸入水中时电子天平上显 示的读数)/g,D〇-试验开始时刻的电子天平上显示的读数/g,Dt-t时刻的电子天平上显示 的读数/g,M-立方体土样的质量/g,获得不同时刻t(t = ls,2s,3s,4s,5s,6s,7s,8s,9s, 10s,11s,12s,13s,14s,15s,16s,17s,18s,19s,20s)电子天平上显示的读数 Dt 换算成的崩 解量Pt; 免 γι__m

  [0017] 利用静水力天平读数处理:Bt 式中:b「立方体土样在时间七时 的崩解量/%,m〇-试验开始时刻的静水力天平上显示的读数/g,mt-时间t所对应静水力天 平上显示的读数/g,me-静水力天平初读数(空盛样网架(3)浸入水中时静水力天平上显示 的读数)/g,获得不同时刻t(t = ls,2s,3s,4s,5s,6s,7s,8s,9s,10s,lls,12s,13s,14s, 15s,16s,17s,18s,19s,20s)静水力天平上显示的读数m t换算成的崩解量Bt;

  [0018] 5)建立崩解量与崩解时间关系图:建立直角坐标系,横坐标轴代表时间崩解时间/ s,纵坐标轴代表崩解量/%,在直角坐标系内标出与步骤4)中处理得到的一组数据点(Pt, t)、(Bt,t)(t=ls,2s,3s,4s,5s,6s,7s,8s,9s,10s,11s,12s,13s,14s,15s,16s,17s,18s, 19s,20s)相对应的一组坐标点,并绘制出黏性土湿化崩解曲线]采用本发明提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下显著效果:

  [0021] (1)本发明的一种黏性土湿化崩解仪,其支架的顶板上放置有静水力天平,支架的 顶板下方设有水槽,该水槽放置在电子天平上,水槽内设有用于放置土样的盛样网架,该盛 样网架系在静水力天平底部的挂钩上,结构简单,操作容易,使用静水力天平和电子天平测 量,提高读数的准确度,而采用静水力天平和电子天平协同一起测定置于盛样网架中土样 的湿化崩解,能够对比有选择地确定较为精准的试验数据;

  [0022] (2)本发明的一种黏性土湿化崩解仪,其水槽的结构形状为正方体状,水槽由有机 玻璃制成,便于观察湿化崩解;

  [0023] (3)本发明的一种黏性土湿化的试验方法,其黏性土在湿化崩解初期,土样的吸湿 增重会影响电子天平对崩解量数据的读取,而静水力天平却能较好的测定黏性土触水瞬间 土体的湿化情况,随着试验的进行,湿化崩解的土样脱离挂网掉落至水槽中,为了最大程度 的降低湿化增重对崩解试验的影响,通过底部的电子天平直接测定剥离土样的重量,能减 小土体湿化增重对崩解量测定的影响,通过采用静水力天平和电子天平协同一起测定置于 盛样网架中土样湿化崩解的方法,结合试验数据能绘制处更贴合实际的黏性土湿化崩解曲 线为本发明的一种黏性土湿化崩解仪的结构示意图;

  [0025]图2为本发明的一种黏性土湿化的试验方法中步骤4)处理获得的数据表;

  [0026]图3为本发明的一种黏性土湿化的试验方法中步骤5)建立的坐标系。

  [0027] 示意图中的标号说明:1、静水力天平;2、电子天平;3、盛样网架;4、支架;5、水槽; 6、土样。

  [0028] 为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。

  [0029]结合图1,本实施例的一种黏性土湿化崩解仪,包括支架4,支架4的顶板上放置有 静水力天平1;支架4的顶板下方设有水槽5,该水槽5放置在电子天平2上,水槽5的结构形状 为正方体状,水槽5由有机玻璃制成,便于观察湿化崩解;水槽5内设有用于放置土样6的盛 样网架3本实施例中盛样网架3由边长100mm的正方形底盘和用0.15mm粗的钢丝编织成孔径 为10 X 10mm的挂网构成;盛样网架3系在静水力天平1底部的挂钩上;结构简单,操作容易, 使用静水力天平和电子天平测量,提高读数的准确度,而采用静水力天平1和电子天平2协 同一起测定置于盛样网架3中土样6的湿化崩解,能够对比有选择地确定较为精准的试验数 据。

  [0031] 1)空载试验:将盛样网架3悬挂在静水力天平1底部的挂钩上,将水槽5放置在电子 天平2上并在水槽5内加入水直至将盛样网架3全部浸入水中为止,记录此时静水力天平1上 显示的读数为m e,电子天平2上显示的读数为D、

  [0032] 2)制作立方体土样6:选取天然土样或制备某一含水率的扰动土样制成立方体土 样6,立方体土样6的大小为50mm X 50mm,并测得

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