一种土体渗流-沉降的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种土体渗流‑沉降的测试方法，目的在于补充并解决现有土体渗流沉降研究存在缺失的问题。测试方法包括S1.试验用土处理、S2.试验器材处理、S3.试验用土装填、S4.试验数据记录、S5.试验数据处理几个步骤，对土体的渗流‑沉降关系进行研究。本发明专利技术可以测出任意时刻土体沉降量及其对应时刻土体的含水率和密度，便于研究不同初始含水率条件下土体渗流‑沉降量之间的关系；该方法有效补充了现有土地渗流‑沉降研究中存在的缺失，为进一步研究土地渗流‑沉降的内在机理以及为现场施工提供理论依据，为现场安全施工安全生产提供保障，具有非常大的应用前景和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
一种土体渗流-沉降的测试方法
本专利技术属于土体渗流沉降
，具体涉及一种土体渗流-沉降的测试方法。
技术介绍
通常情况下,土是由固体(土颗粒等)、液体(水)和气体组成的三相体系,土体在外部压力作用下体积缩小,这样的特性称为土的压缩性。土的压缩性通常分为:①土的固体颗粒被压缩;②土中的水和气体被压缩;③水和气体从空隙中排出,土体产生压缩。试验表明,固体颗粒和水的压缩非常小，可忽略不计。因此,土体的压缩主要是孔隙中的水和空气被排出,土颗粒发生相对位移、重新排列、挤密而引起土体压缩变形，这个过程也就是土体的排水固结过程，排水固结过程中土体产生沉降，因此也叫土体的渗流-沉降现象。基坑降水的过程就是地下水位下降、降水影响范围内土层的孔隙水压力逐渐消散过程。根据有效应力原理,在总应力不变的情况下,消散的孔隙水压力会转变为有效应力增量,使得土层中原有的应力平衡被打破,造成土颗粒的重新排列、压密,引起新的地面沉降。由于基坑降水的特点,基坑周围类似一个大口井,抽水过程中的地下水等水位线围绕基坑形成降落漏斗,易引起地面建筑物形成不均匀沉降,造成地面建筑物的损坏。此外，在隧道施工中也存在相似现象，土体的渗流-沉降容易导致隧道沉降甚至塌方。因此，如何提供一种土体渗流-沉降的研究测试方法，更加方便准确的测量土体渗流-沉降的数据，是本领域技术人员亟需解决的问题。但由于岩土工程的复杂性，目前对工程因渗流引起的沉降理论研究还不是很深入，尤其是对土体渗流沉降的试验研究还很鲜见。针对工程中渗流作用下的土体沉降量问题，为进一步了解土体渗流沉降之间的关系，防止土体沉降量过大导致事故的发生，在已有研究的基础上对土体渗流沉降进行研究显得十分必要和重要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种土体渗流-沉降的测试方法，目的在于补充并解决现有土体渗流沉降研究存在缺失的问题。为此，本专利技术采用如下技术方案：一种土体渗流-沉降的测试方法，包括以下步骤：S1.试验用土处理：采集试验用土并密封，测量试验用土的初始含水率，根据初始含水率向试验用土中加水并密封闷土，闷土时间控制20～30小时，闷土后继续测量含水率，如此往复，最后控制试验用土的含水率为23%～37%；S2.试验器材处理：准备多个顶部敞口有机玻璃管，然后将有机玻璃管分为A组和B组，A组编号A1，A2...An；B组编号B1，B2...Bn；再在有机玻璃管内壁均匀涂抹凡士林，管底设置过滤器，并称量各有机玻璃管的重量；S3.试验用土装填：将试验用土装入各有机玻璃管中，控制各有机玻璃管内试验用土装填量等高；测量装土后的有机玻璃管的重量并记录，然后将有机玻璃管竖直固定，开始记录试验数据；S4.试验数据记录：装填结束后每5～10分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录3～5组试验数据；记录A组沉降量的同时随机抽取B组中的一个有机玻璃管，取出所述有机玻璃管中的试验用土，测量该时刻试验用土的含水率；每10～15分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～5组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；每25～35分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录3～5组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；每0.8～1.2小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；每2.5～3.5小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；每9～10小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；S5.试验数据处理：根据记录的数据绘制时间与沉降量的关系曲线以及含水率与沉降量之间的关系曲线；通过关系曲线可得出无侧向变形条件下沉降量解析式为：-土体竖向沉降量；H-试样土体高度；-土体初始含水率；-含水率变化量，即初始含水率和分阶段量测量含水量的差值；-土体初始密度；-分阶段量测值。进一步地，所述步骤S4中，测量B组有机玻璃管中的含水率的方法如下：将有机玻璃管中的试验用土倒出，并用勺子取有机玻璃管上、中、下三层中的土样，每层土样选取20～30g；将土样混合后装入称量盒，盖上盖子进行称量；每个称量盒在使用期间均进行清洁和烘干，保证在试验中重量不发生改变，同时对每个称量盒进行统一的编号；将称量记录之后的土样连同称量盒一起放入电烘箱，在烘烤10～14个小时后，对试样进行重新称量，按照下式计算含水率：-土体含水率（%）；-湿土质量（g）；-干土质量（g）。进一步地，所述步骤S1中，将试验用土等分为三份，闷土时，将三份试验用土的含水率分别调整至23%～27%，28%～32%，33%～37%；对应地，步骤S2中将有机玻璃管也分为3组，各自再分为A组和B组，分别测量三种不同含水率的试验用土的试验数据。进一步地，所述过滤器为圆筒形，并套设于有机玻璃管底部，过滤器由内向外包括土工布层、砂石层和土工布层。进一步地，所述有机玻璃管外径为80mm，壁厚2mm，长度为1000mm。进一步地，所述有机玻璃管上设有刻度线，且0度线位于顶部。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术可以测出任意时刻土体沉降量及其对应时刻土体的含水率和密度，便于研究不同初始含水率条件下土体渗流-沉降量之间的关系；2.通过本方法，可得出不同土体的渗流沉降理论公式，为研究不同含水量、不同土体的渗流-沉降关系提供了理论依据；3.该方法有效补充了现有土地渗流-沉降研究中存在的缺失，为进一步研究土地渗流-沉降的内在机理以及为现场施工提供理论依据，为现场安全施工安全生产提供保障，具有非常大的应用前景和社会价值；4.相对于其他无损检测设备，该装置测试精度高，误差小，量测数值稳定可靠，为研究土地渗流-沉降提供准确可靠的试验数据。附图说明图1是本专利技术的试验流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，本试验的试验依据：《土工试验方法标准》（GBT50123-2019）；《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）。一种土体渗流-沉降的测试方法，如图1所示，包括以下步骤：S1.试验用土处理：采集试验用土并装入密封箱中密封保存。在试验室中将试验用土等分为3份，选取部分试验用土采用烘干法测量初始含水率，根据初始含水率向试验用土中加水并密封闷土，闷土时间控制20～30小时，闷土后继续测量含水率，如此往复，最后控制三组试验用土的含水率分别为23%～27%，28%～32%，33%～37%；此三组数据最具代表性，分别代表含水率25%，30%和35%黄土的渗流沉降变化。S2.试验器材处理：准备54个上下两端均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体渗流-沉降的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.试验用土处理：采集试验用土并密封，测量试验用土的初始含水率，根据初始含水率向试验用土中加水并密封闷土，闷土时间控制20～30小时，闷土后继续测量含水率，如此往复，最后控制试验用土的含水率为23%～37%；/nS2.试验器材处理：准备多个顶部敞口有机玻璃管，然后将有机玻璃管分为A组和B组，A组编号A1，A2...An；B组编号B1，B2...Bn；再在有机玻璃管内壁均匀涂抹凡士林，管底设置过滤器，并称量各有机玻璃管的重量；/nS3.试验用土装填：将试验用土装入各有机玻璃管中，控制各有机玻璃管内试验用土装填量等高；测量装土后的有机玻璃管的重量并记录，然后将有机玻璃管竖直固定，开始记录试验数据；/nS4.试验数据记录：装填结束后每5～10分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录3～5组试验数据；记录A组沉降量的同时随机抽取B组中的一个有机玻璃管，取出所述有机玻璃管中的试验用土，测量该时刻试验用土的含水率；/n每10～15分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～5组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；/n每25～35分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录3～5组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；/n每0.8～1.2小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；/n每2.5～3.5小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；/n每9～10小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；/nS5.试验数据处理：根据记录的数据绘制时间与沉降量的关系曲线以及含水率与沉降量之间的关系曲线；/n通过关系曲线可得出无侧向变形条件下沉降量解析式为：/n...

【技术特征摘要】
1.一种土体渗流-沉降的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.试验用土处理：采集试验用土并密封，测量试验用土的初始含水率，根据初始含水率向试验用土中加水并密封闷土，闷土时间控制20～30小时，闷土后继续测量含水率，如此往复，最后控制试验用土的含水率为23%～37%；
S2.试验器材处理：准备多个顶部敞口有机玻璃管，然后将有机玻璃管分为A组和B组，A组编号A1，A2...An；B组编号B1，B2...Bn；再在有机玻璃管内壁均匀涂抹凡士林，管底设置过滤器，并称量各有机玻璃管的重量；
S3.试验用土装填：将试验用土装入各有机玻璃管中，控制各有机玻璃管内试验用土装填量等高；测量装土后的有机玻璃管的重量并记录，然后将有机玻璃管竖直固定，开始记录试验数据；
S4.试验数据记录：装填结束后每5～10分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录3～5组试验数据；记录A组沉降量的同时随机抽取B组中的一个有机玻璃管，取出所述有机玻璃管中的试验用土，测量该时刻试验用土的含水率；
每10～15分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～5组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；
每25～35分钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录3～5组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；
每0.8～1.2小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；
每2.5～3.5小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；
每9～10小时钟记录一次A组各有机玻璃管中试验用土的沉降量，记录2～3组试验数据，同时按上述步骤测量B组有机玻璃管中的含水率；
S5.试验数据处理：根据记录的数据绘制时间与沉降量的关系曲线以及含水率与沉降量之间的关系曲线；

【专利技术属性】
技术研发人员：韦正德，朱彦鹏，吕向向，吴林平，段新国，杨奎斌，杜晓涛，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62