一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法技术

本发明专利技术提供了一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，属于基础工程技术领域，包括如下步骤：（1）在待测场地范围内，选择不同点，钻出不同深度的孔；（2）在每个所述孔内埋设单点沉降仪，将所述单点沉降仪与数据采集系统连接；（3）采集每个所述单点沉降仪的初始读数h2，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程初值h1i；（4）进行浸水，采用所述数据采集系统监测浸水过程中膨胀土的膨胀量；（5）浸水稳定后，采集每个所述单点沉降仪的终点读数h3，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程终值h1t；（6）试验结束。本发明专利技术方法能够更好地指导输电线路膨胀土地基上基础建设的工程实践，简单易行，量测准确，经济可靠。

A Method for Measuring the Expansion of Expansive Soil at Different Depths in the Process of Water Encountering

The invention provides a method for measuring the expansion amount of expansive soil at different depths in the process of encountering water, belonging to the field of basic engineering technology, which includes the following steps: (1) selecting different points within the scope of the site to be measured, drilling holes of different depths; (2) burying a single point subsidence meter in each hole, connecting the single point subsidence meter with the data acquisition system; (3) collecting each hole. The initial reading H2 of the single-point settling instrument is measured, and the top elevation initial value h1i of each single-point settling instrument is measured; (4) immersion is carried out, and the expansion of expansive soil during immersion is monitored by the data acquisition system; (5) after immersion is stable, the end reading H3 of each single-point settling instrument is collected, and the top elevation final value H1t of each single-point settling instrument is measured; (6) The experiment is over. The method of the invention can better guide the engineering practice of infrastructure construction on expansive soil foundation of transmission line, and is simple, feasible, accurate and economical.

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法
本专利技术属于基础工程特别是内陆膨胀土广泛分布地区杆塔基础工程建设
，具体涉及一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法。
技术介绍
我国输电技术已迈入“特高压”时代。而暴雨、干旱、冰灾雪灾等极端天气逐渐增多，输电工程建设也迎来了极大的挑战，作为架空输电线路重要组成部分的杆塔基础同时也面临着新的考验。膨胀岩土组成含有多量的强亲水性粘土矿物，具有吸水量大、高塑性以及剧烈的膨胀性与收缩性等工程特性，膨胀岩土地基遇水后的崩解、胀缩、泥化等作用将造成杆塔基础的失稳，在其上修筑输电线路存在一定问题和困难，给工程质量带来严重隐患。目前，现有规范《架空输电线路基础设计技术规程》（DLT5219-2014）尚未对膨胀岩土地基上修筑杆塔基础做出具体规定，因此，研究膨胀土的工程特性对杆塔基础承载力的影响规律，对于解决我国电网建设中膨胀岩土地基中输电线路塔基设计、建设、运营维护等问题显得尤为重要。而膨胀土遇水过程中的膨胀规律，尤其是沿深度方向分布的规律是其工程特性尤为重要的一环。对于膨胀土地基上遇水过程中不同深度处的膨胀变形规律的研究，现有工程界一般以单点沉降仪来监测，该方法测量精度较高，仪器可自动化远程采集，应用较广。然而，以往的单点沉降仪埋设过程必须保证下部锚板嵌固于基岩上或其他不动点之上，以此来监测锚板和上部大法兰盘之间的相对位移，如果需要准确测量多个不同深度处的沉降，则锚板都要置于基岩上，同时将大法兰盘埋置于不同的预定深度，这将增大开挖工程量，增加埋设难度，且开挖后土体应力释放将对后续量测产生误差。目前工程界通用做法是：在预定测量深度处灌注水泥砂浆或其他锚固剂，将锚板固定于水泥砂浆上或其他锚固剂上，将大法兰盘置于地表，该种方法假定灌注锚固剂处为不动点，但实际上，该处锚固剂依然会随着周围土体的位移而发生沉降/膨胀，最终锚板和大法兰盘同时发生位移，造成测量误差。
技术实现思路
为弥补输电线路膨胀土现有研究的不足，针对膨胀土地基遇水变形问题亟待解决的难点，本专利技术提出一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，从而更好地指导输电线路膨胀土地基上基础建设的工程实践，本专利技术方法简单易行，量测准确，经济可靠。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，包括如下步骤：（1）在待测场地范围内，选择不同点，钻出不同深度的孔；（2）在每个所述孔内埋设单点沉降仪，将所述单点沉降仪与数据采集系统连接；（3）采集每个所述单点沉降仪的初始读数h2，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程初值h1i；（4）进行浸水，采用所述数据采集系统监测浸水过程中膨胀土的膨胀量；（5）浸水稳定后，采集每个所述单点沉降仪的终点读数h3，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程终值h1t；（6）试验结束，计算得到不同深度处膨胀土的膨胀量h4=h1t-h1i-(h3-h2)。优选地，在步骤（1）中，相邻所述孔的间距大于6倍所述孔的直径。优选地，在步骤（1）中，所述孔的底端向下延伸10-20厘米。优选地，在步骤（2）中，所述单点沉降仪包括：大法兰盘、位移计、PVC套管、连接件、加长测杆、锚板和导线，所述大法兰盘与所述位移计连接，所述位移计与所述导线连接，所述PVC套管套设在所述位移计的外部，所述PVC套管与所述加长测杆通过所述连接件连接，所述锚板设置在所述加长测杆的端部。优选地，在步骤（2）中，所述埋设单点沉降仪的具体方法为：首先采用所述连接件将所述PVC套管、加长测杆和锚板组装起来；然后依次放入不同深度的孔中；接着回填锚固剂，再回填土体，回填过程中振捣，保证土体密实，同时避免所述PVC套管内掉入渣土；最后安装位移计和大法兰盘，埋设完成。优选地，所述回填锚固剂的高度为10-20厘米。优选地，在步骤（2）中，所述埋设单点沉降仪的过程中，对所述单点沉降仪进行调差，所述调差是调整所述位移计和所述PVC套管之间的相对位移。优选地，在步骤（4）中，所述进行浸水是采用浸水设备使待测场地范围内各区域浸水均匀，且浸水周期间隔均匀，使待测场地范围内始终有水浸泡，洒水点避开所述单点沉降仪的量测区域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过上述技术方案，提出一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，将多个测试特定土层深度处膨胀量的单点沉降仪，连成一个整体系统，以此监测大范围面积内膨胀土地基不同深度处的竖向膨胀量。本专利技术在测量过程中，首先逐个埋设单点沉降仪，并连接数据采集系统，之后用水准仪量测各单点沉降仪的顶部高程，浸水过程利用数据采集系统全程监测各个单点沉降仪的数值变化，浸水完成待数据稳定后，再次采用水准仪量测各个单点沉降仪的顶部高程，最终通过各个单点沉降仪浸水前后的顶部高程差值和浸水过程中的伸长量来计算膨胀土地基浸水过程中不同深度处的膨胀量。本专利技术利用多个单点沉降仪来研究浸水过程膨胀土不同深度竖向膨胀量的分布规律，在不同的平面位置，逐个布设不同深度的单点沉降仪，通过数据采集系统汇总浸水过程单点沉降仪的伸长量，通过水准仪监测单点沉降仪的顶部高程变化，以此获取膨胀土遇水不同深度处膨胀量的变化规律。膨胀岩土地基遇水后的崩解、胀缩等作用将造成杆塔基础的失稳。目前，现有规范《架空输电线路基础设计技术规程》（DLT5219-2014）尚未对膨胀岩土地基上修筑杆塔基础做出具体规定。本专利技术提出一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，从而更好地指导输电线路膨胀土地基上基础建设的工程实践。基于此就可以了解膨胀土地基浸水过程不同深度处膨胀变形规律，得到膨胀土地基上桩基础设计有关膨胀变形的关键参数，从而更好地指导输电线路膨胀土地基上基础建设的工程实践，解决膨胀土地基遇水膨胀特性对工程建设的不利影响，推广杆塔基础的适用区域，进一步发展我国输电工程建设。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步地详细说明。图1：本专利技术一种测试膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测系统的结构示意图；图2：本专利技术单点沉降仪的结构示意图；图3：本专利技术一种测试膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法的原理示意图，其中：i-膨胀前单点沉降仪状态，ii-膨胀后单点沉降仪状态，P0-基准平面，P1-浸水稳定后地表平面，P2-浸水前地表平面；图4：本专利技术一种测试膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法的操作流程图；图5：利用本专利技术一种测试膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法获取的结果示意图；其中，其中，1-大法兰盘，2-位移计，3-PVC套管，4-连接件，5-加长测杆，6-锚板，7-导线，11-单点沉降仪，12-钻孔，13-数据采集装置，1301-太阳能板，1302-电瓶，131-数据集线器，132-自动化采集模块，133-无线传输模块。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步清楚阐述本专利技术的内容，但本专利技术的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。参阅图1，本专利技术提供了一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测系统，包括：多个单点沉降仪11，多个单点沉降仪埋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在待测场地范围内，选择不同点，钻出不同深度的孔；（2）在每个所述孔内埋设单点沉降仪，将所述单点沉降仪与数据采集系统连接；（3）采集每个所述单点沉降仪的初始读数h2，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程初值h1i；（4）进行浸水，采用所述数据采集系统监测浸水过程中膨胀土的膨胀量；（5）浸水稳定后，采集每个所述单点沉降仪的终点读数h3，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程终值h1t；（6）试验结束，计算得到不同深度处膨胀土的膨胀量h4= h1t‑h1i‑( h3‑h2)。

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在待测场地范围内，选择不同点，钻出不同深度的孔；（2）在每个所述孔内埋设单点沉降仪，将所述单点沉降仪与数据采集系统连接；（3）采集每个所述单点沉降仪的初始读数h2，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程初值h1i；（4）进行浸水，采用所述数据采集系统监测浸水过程中膨胀土的膨胀量；（5）浸水稳定后，采集每个所述单点沉降仪的终点读数h3，并量测每个所述单点沉降仪的顶部高程终值h1t；（6）试验结束，计算得到不同深度处膨胀土的膨胀量h4=h1t-h1i-(h3-h2)。2.如权利要求1所述的膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，其特征在于：在步骤（1）中，相邻所述孔的间距大于6倍所述孔的直径。3.如权利要求1或2所述的膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述孔的底端向下延伸10-20厘米。4.如权利要求3所述的膨胀土遇水过程中不同深度处膨胀量的量测方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述单点沉降仪包括：大法兰盘、位移计、PVC套管、连接件、加长测杆、锚板和导线，所述大法兰盘与所述位移计连接，所述位移计与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘莅，齐道坤，张明远，郭新菊，钱建固，顾晓强，路晓军，唐亚可，席小娟，张亮，郭正位，景川，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，同济大学，
类型：发明
国别省市：北京,11