一种黄土湿陷系数测量设备及其测量方法技术

本发明专利技术公开了一种黄土湿陷系数测量设备及其测量方法，涉及土木工程测量设备领域。该设备包括反力架、立式油压千斤顶、对中承压板、传力杆、底部承压板和观测设备，所述反力架包括反力横梁、立柱、螺旋钢桩，所述立式油压千斤顶带有液压表，所述对中承压板的四角安装有气泡水平仪，所述观测设备包括数字水准仪及其配套使用的铟钢标尺，所述铟钢标尺通过标尺套箍固定在传力杆上。本发明专利技术通过液压表的使用，有效控制了现有技术中因测力环的存在而使加载容易偏心的问题，并直接以传力杆作为向探井浸水的输水管，反力架各部分采用螺栓连接，安装和拆卸简单，利用螺旋钢桩与土体的抗拔力提供反力比利用堆载自重提供反力更佳。

A loess collapsibility coefficient measuring device and its measuring method

The invention discloses a loess collapsibility coefficient measuring device and a measuring method thereof, relating to the field of civil engineering survey equipment. The equipment includes a counterforce frame, a vertical oil jack, a middle pressure plate, a force transmission bar, a bottom bearing plate, and an observation equipment. The counterforce includes a counterforce beam, a vertical column, a spiral steel pile, and a vertical oil jack with a hydraulic meter. The four angles of the medium pressure plate are installed with a bubble level meter, and the observation equipment package is provided. The indium steel ruler is fixed on the transmission bar by the scale steel sleeve. Through the use of the hydraulic meter, the invention effectively controls the problem that the loading is easy to eccentricity in the existing technology because of the existence of the force measuring ring in the existing technology, and directly uses the force pole as the water pipe to soak the water in the exploration well, and the various parts of the counterforce frame are bolt connected, the installation and disassembly are simple, and the counterforce ratio is provided by the anti pulling force of the spiral steel pile and the soil. The use of loading self weight provides better counterforce.

【技术实现步骤摘要】
一种黄土湿陷系数测量设备及其测量方法
本专利技术涉及土木工程测量设备领域，尤其涉及一种黄土湿陷系数测量设备及其测量方法。
技术介绍
黄土湿陷系数是评价黄土湿陷性的力学参数。指在一定压力下，土样浸水前后高度之差与土样原始高度之比，是评价黄土湿陷性的一个重要指标。我国西北地区存在大面积湿陷性黄土，但随着经济建设的不断发展，在西北地区建设重大工程项目无法避免。因此，测试施工现场黄土湿陷系数，对场地进行湿陷性评价，对于工程建设的方案设计和安全施工非常重要。我国现行规范《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)给出了三种测量黄土湿陷系数的试验方法：室内压缩试验、现场试坑浸水试验和现场静载荷试验。室内压缩试验用环刀采集未扰动土样，通过用水浸湿和分级加载，测试土样的下沉量，从而得到黄土的湿陷系数，但这种方法对土样采集的要求较高，实际操作中很难避免对土样的扰动，而且由于应力解除和尺寸效应，测得的黄土湿陷系数与实际相差较大，甚至不能满足工程建设的需要。现场试坑浸水试验一般用来确定黄土的自重湿陷系数，规范要求试坑直径不应小于10米，坑底宜铺100毫米厚的砂、砾石用来找平，还要进行长时间的浸水试验，故所需试验费用非常高，一般较少采用。现场静载荷试验采用单线法静载荷试验或双线法静载荷试验在现场测定湿陷性黄土的湿陷起始压力及湿陷系数，测得的试验结果与实际较接近，且所需试验费用适中，在工程中得到较多应用。实际工程测试中缺乏统一的测量设备，各施工现场依据各自的经验采用各自的仪器与方法进行量测，缺乏规范性，因此有必要研发一种专门的黄土湿陷系数测试设备。本专利最接近的现有技术为：中国专利技术专利申请“一种黄土湿陷系数分层原位测试装置及测试方法”，申请号：201710362531.9，申请公布号：CN106989993A，申请公布日：2017.07.28；所述的一种黄土湿陷系数分层原位测试装置及测试方法，包括支架、测力环、传力机构和承压机构。该申请中千斤顶与传力机构之间设置测力环，加载容易偏心，测试不准确；传力机构的各段采用法兰连接，拼装较耗费人力，通过传力机构中间布置的输水管向探井浸水，实际操作中每次都需要布置特别长的输水管，费时费力且具有一定难度；加载方式采用上部固接配重块的反力机构以及千斤顶进行加载，该加载机构复杂笨重，安装加载机构需要大型机械进行起吊，不仅费时费力而且对原位土层有一定的扰动，增加测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种黄土湿陷系数测量设备及其测量方法，适用于现场静载荷试验法测量黄土湿陷系数，设备相对简单。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种黄土湿陷系数测量设备，包括反力架、立式油压千斤顶、对中承压板、传力杆、底部承压板和观测设备，所述反力架包括反力横梁、立柱、螺旋钢桩，所述立式油压千斤顶型号为QYL10T,并带有液压表，由液压表率定曲线上压力表读数与千斤顶顶出力的关系曲线可查得轴向力大小，所述对中承压板的四角安装有气泡水平仪，底部中心具有圆柱形对中环，通过四个气泡水平仪的气泡居中情况，微调传力杆角度，使传力杆与探井底部水平面垂直，所述对中承压板的上表面中心具有对中参照刻度线，所述对中参照刻度线由多个同心圆环刻度线和中心十字刻度线组成，立式油压千斤顶以所述对中参照刻度线为参照，使立式油压千斤顶的顶轴中心线与对中承压板中心对齐,所述传力杆包括顶部传力杆和中间传力杆，顶部传力杆插入对中承压板底部的圆柱形对中环内，实现与对中承压板的对中，所述圆柱形对中环与顶部传力杆的顶部尺寸匹配，刚好可以使顶部传力杆插入其中，所述底部承压板上部具有第二凹螺纹孔，中间传力杆的凸螺纹连接端与第二凹螺纹孔拧紧后即组装在一起，所述观测设备包括数字水准仪及其配套使用的铟钢标尺，所述数字水准仪型号为索佳SDL1X，所述铟钢标尺型号为BIS30A，量程为1米，所述铟钢标尺通过标尺套箍固定在传力杆上。进一步的，所述反力横梁的反力横梁主体横截面为矩形，高宽比为1.5到3，以保证反力横梁具有较大的抗弯刚度，防止测量过程中反力横梁中部挠度过大对试验结果造成影响，所述反力横梁具有端部扩大头，端部扩大头上开有螺栓孔，所述立柱端部具有与反力横梁的端部扩大头螺栓孔位置和尺寸匹配的螺栓孔，二者通过高强度螺栓连接在一起，方便组装和拆卸，对于现场多组试验，节省了组装反力架的时间，所述立柱底端与所述螺旋钢桩采用螺栓连接，所述螺旋钢桩通过机械旋转入土中，具有极大的抗拔力，试验过程中可有效抵抗立式油压千斤顶的顶升力。进一步的，所述顶部传力杆的顶部为实心，侧壁上具有一个注水口，从注水口位置到顶部传力杆的底端，其中间为空心，将注水口与水源连接，可通过传力杆向探井内浸水，顶部传力杆的底端具有凸螺纹连接端，所述中间传力杆的顶部具有第一凹螺纹孔，杆中间为空心，便于向探井内浸水，底部具有凸螺纹连接端，所述顶部传力杆的凸螺纹连接端与所述中间传力杆的第一凹螺纹孔相匹配，所述中间传力杆的凸螺纹连接端和第一凹螺纹孔相匹配，可实现多根中间传力杆的组装拼接，直到拼接至探井底部，拼接过程只需拧紧连接端，不仅拼接比法兰连接简便，也较节约成本，拼接后密封性较好。进一步的，所述底部承压板底面形状为圆形或方形，底面面积根据规范建议，取0.5平方米，若为圆形则底面直径为79.8厘米，若为方形则底面边长为70.7厘米，所述底部承压板的上部形心处具有第二凹螺纹孔，所述第二凹螺纹孔与所述中间传力杆的凸螺纹连接端相匹配，所述底部承压板的中间具有透水石，可减小水压力，防止传力管中的水冲刷探井内的黄土，底部承压板的底部具有围绕形心对称分布的圆形透水孔，透水孔直径为二到五毫米，以保证向探井内浸水时水流足够小，避免水流冲刷作用增大试验误差。进一步的，所述标尺套箍包括固定槽、固定环、紧固螺栓孔及配套螺栓，所述固定槽形状与铟钢标尺端部形状相匹配，扣在铟钢标尺的两端可固定铟钢标尺，为减轻固定槽造成铟钢标尺端部的磨损掉漆，固定槽内边缘可用胶水粘贴一层薄橡胶膜，所述固定环与传力杆尺寸相匹配，采用具有一定柔性的金属材料低碳钢制成，在所述紧固螺栓孔的配套螺栓与螺母拧紧过程中，标尺套箍紧紧地紧固在传力杆上，从而将铟钢标尺固定在传力杆上。利用上述黄土湿陷系数测量设备测量黄土湿陷系数，包括以下步骤：(1)根据工程现场所需要测量区域，进行试验方案设计，确定测量点的数量和位置，并设计测量点的测试顺序和测量深度；(2)在所需测量的点，根据测点相对位置安装反力架的螺旋钢桩，根据测量点所需测量深度开挖探井，探井边长或直径应为底部承压板边长或直径的3倍，探井底部铺设10到15毫米厚的粗、中砂找平，最后安装反力架的立柱和反力横梁；(3)将底部承压板的第二凹螺纹孔与中间传力杆的凸螺纹连接端对齐并拧紧，并逐节接长中间传力杆，直至接长到探井底部，安装顶部传力杆，然后在传力杆上安装第一个标尺套箍，安装好后把铟钢标尺插入标尺套箍的固定槽内，再将第二个标尺套箍套在传力杆上，沿传力杆移动标尺套箍，使其固定槽倒扣住铟钢标尺的上端，然后拧紧固定环上的螺栓和螺母，即达到对铟钢标尺的固定；(4)将对中承压板的对中环对准顶部传力杆的顶部，套在顶部传力杆上，微调传力杆的方向，使对中承压板四个角上的气泡水平仪的气泡居中，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄土湿陷系数测量设备，包括反力架、立式油压千斤顶、对中承压板、传力杆、底部承压板和观测设备，其特征在于：所述反力架包括反力横梁、立柱、螺旋钢桩，所述立式油压千斤顶型号为QYL10T,并带有液压表，由液压表率定曲线上压力表读数与千斤顶顶出力的关系曲线可查得轴向力大小，所述对中承压板的四角安装有气泡水平仪，底部中心具有圆柱形对中环，通过四个气泡水平仪的气泡居中情况，微调传力杆角度，使传力杆与探井底部水平面垂直，所述对中承压板的上表面中心具有对中参照刻度线，所述对中参照刻度线由多个同心圆环刻度线和中心十字刻度线组成，立式油压千斤顶以所述对中参照刻度线为参照，使立式油压千斤顶的顶轴中心线与对中承压板中心对齐,所述传力杆包括顶部传力杆和中间传力杆，顶部传力杆插入对中承压板底部的圆柱形对中环内，实现与对中承压板的对中，所述圆柱形对中环与顶部传力杆的顶部尺寸匹配，刚好可以使顶部传力杆插入其中，所述底部承压板上部具有第二凹螺纹孔，中间传力杆的凸螺纹连接端与第二凹螺纹孔拧紧后即组装在一起，所述观测设备包括数字水准仪及其配套使用的铟钢标尺，所述数字水准仪型号为索佳SDL1X，所述铟钢标尺型号为BIS30A，量程为1米，所述铟钢标尺通过标尺套箍固定在传力杆上。...

【技术特征摘要】
1.一种黄土湿陷系数测量设备，包括反力架、立式油压千斤顶、对中承压板、传力杆、底部承压板和观测设备，其特征在于：所述反力架包括反力横梁、立柱、螺旋钢桩，所述立式油压千斤顶型号为QYL10T,并带有液压表，由液压表率定曲线上压力表读数与千斤顶顶出力的关系曲线可查得轴向力大小，所述对中承压板的四角安装有气泡水平仪，底部中心具有圆柱形对中环，通过四个气泡水平仪的气泡居中情况，微调传力杆角度，使传力杆与探井底部水平面垂直，所述对中承压板的上表面中心具有对中参照刻度线，所述对中参照刻度线由多个同心圆环刻度线和中心十字刻度线组成，立式油压千斤顶以所述对中参照刻度线为参照，使立式油压千斤顶的顶轴中心线与对中承压板中心对齐,所述传力杆包括顶部传力杆和中间传力杆，顶部传力杆插入对中承压板底部的圆柱形对中环内，实现与对中承压板的对中，所述圆柱形对中环与顶部传力杆的顶部尺寸匹配，刚好可以使顶部传力杆插入其中，所述底部承压板上部具有第二凹螺纹孔，中间传力杆的凸螺纹连接端与第二凹螺纹孔拧紧后即组装在一起，所述观测设备包括数字水准仪及其配套使用的铟钢标尺，所述数字水准仪型号为索佳SDL1X，所述铟钢标尺型号为BIS30A，量程为1米，所述铟钢标尺通过标尺套箍固定在传力杆上。2.根据权利要求1所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述反力横梁的反力横梁主体横截面为矩形，高宽比为1.5到3，所述反力横梁具有端部扩大头，端部扩大头上开有螺栓孔，所述立柱端部具有与反力横梁的端部扩大头螺栓孔位置和尺寸匹配的螺栓孔，二者通过高强度螺栓连接在一起，所述立柱底端与所述螺旋钢桩采用螺栓连接，所述螺旋钢桩通过机械旋转入土中，具有极大的抗拔力，试验过程中可有效抵抗立式油压千斤顶的顶升力。3.根据权利要求2所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述顶部传力杆的顶部为实心，侧壁上具有一个注水口，从注水口位置到顶部传力杆的底端，其中间为空心，将注水口与水源连接，可通过传力杆向探井内浸水，顶部传力杆的底端具有凸螺纹连接端，所述中间传力杆的顶部具有第一凹螺纹孔，杆中间为空心，便于向探井内浸水，底部具有凸螺纹连接端，所述顶部传力杆的凸螺纹连接端与所述中间传力杆的第一凹螺纹孔相匹配，所述中间传力杆的凸螺纹连接端和第一凹螺纹孔相匹配，可实现多根中间传力杆的组装拼接，直到拼接至探井底部。4.根据权利要求3所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述底部承压板底面形状为圆形或方形，底面面积根据规范建议，取0.5平方米，若为圆形则底面直径为79.8厘米，若为方形则底面边长为70.7厘米，所述底部承压板的上部形心处具有第二凹螺纹孔，所述第二凹螺纹孔与所述中间传力杆的凸螺纹连接端相匹配，所述底部承压板的中间具有透水石，可减小水压力，防止传力管中的水冲刷探井内的黄土，底部承压板的底部具有围绕形心对称分布的圆形透水孔，透水孔直径为二到五毫米，以保证向探井内浸水时水流足够小，避免水流冲刷作用增...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪松，姚直书，薛维培，孔维浩，吴陶立，吴言霜，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34