测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置，该装置包括：试验模具；试样环，置于试验模具中，用于放置测量干湿循环胀缩变形量的土样；上部透水石，置于试样环上方，用于向土样注水以进行土样膨胀试验；下部透水石，置于试样环下方，用于排出注入土样的多余水分；加热部件，置于试验模具外围，用于对膨胀试验后得到的膨胀土样进行加热，以使膨胀土样干燥失水进行土样收缩试验；测量部件，置于上部透水石上方，用于测量经上部透水石向土样进行注水时所产生的土样膨胀变形量，和/或，测量经加热部件加热膨胀土样所产生的土样收缩变形量。采用本发明专利技术提供的装置，能够更加精确地评价土样的吸水膨胀性和失水收缩特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路建设领域，特别是涉及一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置。
技术介绍
黑棉土是在东部非洲广泛分布的一种以蒙脱石、伊利石等粘土矿物为主要成分的特殊粘土，具有裂隙性和超固结性，遇水剧烈膨胀，失水则会产生较大收缩，导致修筑在黑棉土的构筑物产生开裂等破坏，造成极大的安全问题和经济损失。尤其在反复干湿循环条件下，黑棉土地基或路基会产生剧烈的膨胀和收缩的反复变形，使建筑物或构筑物产生极大的附加应力，当超过材料的抗拉强度时，建筑物或构筑物产生开裂。通常情况下，修筑在黑棉土路基上的建筑物或构筑物有两种破坏模式。当大气降雨时，建筑物或构筑物外边界处的黑棉土的含水量增加，发生膨胀变形，但是由于黑棉土的低渗透性，建筑物或构筑物路基范围内的黑棉土含水量稳定，不发生变形，造成建筑物或构筑物路基结构两边翘起。当大气蒸发失水时，建筑物或构筑物外边界处黑棉土由于失水而收缩，建筑物或构筑物路基范围内的黑棉土则不发生变形，从而导致建筑物或构筑物中间拱起。无论哪种破坏模式，由于路基存在基底脱空，在外部荷载作用下都会产生较大的附加应力，从而导致路基结构产生开裂。黑棉土作为地基或路基填料，直接受大气作用影响，而大气降雨和蒸发具有周期性，因此如何评价大气营力作用下黑棉土反复胀缩特性具有重要意义。现有技术中，现有的试验方法只能分别评价黑棉土的膨胀性和自由收缩特性，即黑棉土的胀缩性是分开测量的，其中，无荷膨胀率或有荷膨胀率试验用于测量黑棉土的膨胀性，自由收缩试验用于测量黑棉土的收缩性，因此，不能反映黑棉土在大气降雨-蒸发作用下的反复胀缩特性，进而无法判断黑棉土是否可以作为地基或路基填料，并制定相应的处治措施。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置及方法。基于本专利技术的一个方面，提供了一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置，该装置包括：试验模具；试样环，置于所述试验模具中，用于放置测量干湿循环胀缩变形量的土样；上部透水石，置于所述试样环上方，用于向所述土样注水以进行土样膨胀试验；下部透水石，置于所述试样环下方，用于排出注入所述土样的多余水分；加热部件，置于所述试验模具外围，用于对膨胀试验后得到的膨胀土样进行加热，以使所述膨胀土样干燥失水进行土样收缩试验；测量部件，置于所述上部透水石上方，用于测量经所述上部透水石向所述土样进行注水时所产生的土样膨胀变形量，和/或，测量经所述加热部件加热所述膨胀土样所产生的土样收缩变形量。可选地，所述装置还包括：试模外环，置于所述试样环的上方且固定于所述试验模具的底板，以使所述土样沿所述试样环的轴向方向膨胀或收缩。可选地，所述装置还包括：排水阀，置于所述试验模具的底板，位于所述下部透水石下方，用于排出经所述下部透水石排出的所述土样的多余水分。可选地，所述加热部件包括：置于所述试验模具外围的线圈，与所述线圈连接、能够对所述线圈进行加热的电阻丝；或者置于所述试验模具外围的线圈，与所述线圈连接、能够对所述线圈进行加热的电阻丝，以及与所述电阻丝连接的温度控制器。可选地，所述温度控制器控制的加热温度为45℃。可选地，所述加热部件还包括：置于所述试验模具外围的石棉绝热体，其中，所述线圈置于所述石棉绝热体与所述试验模具外围之间。可选地，所述测量部件包括：加载板，置于所述上部透水石上方；加载杆，垂直放置于所述加载板上方并与所述加载板紧密连接；以及百分表，固定于所述加载杆上，用于测量所述土样干湿循环的胀缩变形量。可选地，所述加载板上分布有透水孔。可选地，所述透水孔的直径为2mm；所述透水孔为多个时，各相邻透水孔之间的距离为6mm。基于本专利技术的另一个方面，还提供了一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法，该方法包括：制取测量干湿循环胀缩变形量的土样；将土样置于试验模具中的试样环中；通过置于所述试验环上方的上部透水石向所述土样进行注水操作，以进行土样膨胀试验，其中，未被所述土样吸收的多余水分经置于所述试样环下方的下部透水石排出；利用置于所述上部透水石上方的测量部件监测所述土样在注水过程中产生的膨胀变形，直至所述膨胀变形稳定，停止注水操作，记录所述测量部件显示的稳定示数，并作为所述土样的膨胀变形量；利用置于所述试样环外围的加热部件对膨胀试验结束后的膨胀土样进行干燥失水，以进行土样收缩试验；利用所述测量部件继续监测所述膨胀土样在失水过程中产生的收缩变形，直至所述收缩变形稳定，停止加热操作，记录所述测量部件上显示的稳定示数，并与所述土样的膨胀变形量相减，作为所述膨胀土样的收缩变形量。本专利技术实施例提供的测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置，经上部透水石向放置于试样环中的土样注水进行土样膨胀试验，并通过测量部件测量土样的膨胀变形量，土样膨胀试验结束后，经加热部件对膨胀试验结束后的膨胀土样进行干燥失水，进行土样收缩试验，并通过测量部件测量土样的收缩变形量。本专利技术实施例提供的装置，在原有无荷膨胀率试验装置的基础上，增加了加热部件，通过加热部件能够对膨胀变形试验结束后的土样进行干燥失水，以进行收缩变形试验。因此，针对同一土样，本专利技术的装置既能够进行土样的膨胀变形量的测试试验，又能够进行土样的收缩变形量的测试试验，另外，本专利技术提供的装置还能够反复进行土样膨胀变形和收缩变形的试验，进而能够更加精确地评价土样的吸水膨胀性和失水收缩特性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置的结构示意图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置的另一种结构示意图；图3示出了根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置，其特征在于，包括：试验模具；试样环，置于所述试验模具中，用于放置测量干湿循环胀缩变形量的土样；上部透水石，置于所述试样环上方，用于向所述土样注水以进行土样膨胀试验；下部透水石，置于所述试样环下方，用于排出注入所述土样的多余水分；加热部件，置于所述试验模具外围，用于对膨胀试验后得到的膨胀土样进行加热，以使所述膨胀土样干燥失水进行土样收缩试验；测量部件，置于所述上部透水石上方，用于测量经所述上部透水石向所述土样进行注水时所产生的土样膨胀变形量，和/或，测量经所述加热部件加热所述膨胀土样所产生的土样收缩变形量。

【技术特征摘要】
1.一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置，其特征在于，包括：
试验模具；
试样环，置于所述试验模具中，用于放置测量干湿循环胀缩变形量的土样；
上部透水石，置于所述试样环上方，用于向所述土样注水以进行土样膨胀
试验；
下部透水石，置于所述试样环下方，用于排出注入所述土样的多余水分；
加热部件，置于所述试验模具外围，用于对膨胀试验后得到的膨胀土样进
行加热，以使所述膨胀土样干燥失水进行土样收缩试验；
测量部件，置于所述上部透水石上方，用于测量经所述上部透水石向所述
土样进行注水时所产生的土样膨胀变形量，和/或，测量经所述加热部件加热所
述膨胀土样所产生的土样收缩变形量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
试模外环，置于所述试样环的上方且固定于所述试验模具的底板，以使所
述土样沿所述试样环的轴向方向膨胀或收缩。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
排水阀，置于所述试验模具的底板，位于所述下部透水石下方，用于排出
经所述下部透水石排出的所述土样的多余水分。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热部件包括：
置于所述试验模具外围的线圈，与所述线圈连接、能够对所述线圈进行加
热的电阻丝；或者
置于所述试验模具外围的线圈，与所述线圈连接、能够对所述线圈进行加
热的电阻丝，以及与所述电阻丝连接的温度控制器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述温度控制器控制的加热
温度为45℃。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊仕伶，周翼华，于富家，刘开阳，肖瑶，
申请(专利权)人：中国路桥工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11