【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于黄土湿陷系数测量，尤其涉及一种增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法及装置。
技术介绍
1、目前，黄土湿陷系数的测量主要有室内固结与室外浸水两种试验方法，室内固结试验是将原状黄土或不同含水率的重塑黄土饱和后进行固结试验，待试样变形稳定后计算土样湿陷系数；室外浸水试验是在室外选取试验场地后，根据相关规范布置沉降标，之后进行为期2-3个月的浸水，试验完毕后绘制土体湿陷曲线计算整层或各层土体湿陷系数。
2、室外浸水试验能够全面准确确定土体增湿过程中的湿陷系数，但费用高、耗时长。室内固结试验耗时相对较短，操作简单，经济节约，但受实验装置的限制，一次只能测定一种含水率土体的湿陷系数，且不能测定土体增湿过程中的湿陷系数，所得数据与室外浸水试验差距较大；具体的，主要导致室内固结试验只能测定一种含水率土体的湿陷系数，以及测量数据与室外浸水试验真实数据误差较大的原因，一是土样在实际环境中，本身受到上层土的压力，如果不考虑上层土的压力，会导致室内固结试验数据与室外浸水试验误差较大，二是水分在土样中的入渗速率和土样中水分分布情况不能确定，比如某个阶段，水分没有充分分布于土样中时进行加载和计算，则带来较大误差。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法及装置，注水后，根据土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间，得到入渗速率，并根据入渗速率，以及土样上端和下端水分差，判断水分是否充分分布于土样中，避免了水分没有充分分布于土样
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，包括：
4、获取土样的取样深度、天然含水率和饱和含水率；
5、根据所述取样深度得到土样所受初始土压力值；根据所述天然含水率和所述饱和含水率，设置多个中间目标含水率；根据多个中间目标含水率中的第一次目标含水率，得到所需水量；并根据所需水量向土样注水；
6、注水后，获取土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间；根据土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间，得到入渗速率；根据入渗速率，以及土样上端和下端水分差，判断水分是否充分分布于土样中；
7、水分充分分布于土样时，对土样加压至所述初始土压力值后，对所述土样施加竖向荷载；当加载位移在预设时间内不发生变化时，通过加载位移量与土样初始高度的比值，确定第一次目标含水率下土样的湿陷系数；
8、重复所需水量确定过程，水分充分分布于土样中的判断过程以及加载过程，得到所有其他中间目标含水率下的土样的湿陷系数。
9、进一步的，所述初始土压力值等于土体重度和取样深度的乘积。
10、进一步的，第一次目标含水率所需水量等于，第一次目标含水率和天然含水率的差值乘上干土质量后，与水的密度比值；其他目标含水率所需水量等于，当前目标含水率和前一次目标含水率的差值乘上干土质量后，与水的密度比值。
11、进一步的，则入渗速率v为：
12、
13、其中，tu土样上端位置的水量开始变化时间；tm土样中间位置的水量开始变化时间；td土样下端位置的水量开始变化时间；h1为土样上端位置和中间位置间的距；h2为土样中间位置和下端位置间的距。
14、进一步的，第n次目标含水率下土体湿陷系数δn为：
15、
16、其中，为n次加载的土样总湿陷量；h1为土样初始高度。
17、进一步的，上端和下端位置的水分差距达到预设值，以及入渗速率小于预设速率后，判断所注水分已充分分布于土体中。
18、第二方面，本专利技术还提供了一种增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验装置，包括支架，设置在所述支架上的基座、腔室、第一透水石、第二透水石、加压板、注水孔、加载杆和加压气缸，以及分别设置在土样上端、中间和下端的第一水分传感器、第二水分传感器和第三水分传感器；
19、所述加载杆上设置有位移计，所述加载杆底部为加压板，所述加压板上设置所述注水孔；所述位移计、所述第一水分传感器、所述第二水分传感器、所述第三水分传感器和所述加压气缸均连接控制器；所述控制器被配置为：
20、根据取样深度得到土样所受初始土压力值；根据土样的天然含水率和饱和含水率，设置多个中间目标含水率；根据多个中间目标含水率中的第一次目标含水率，得到所需水量；并根据所需水量向土样注水；
21、注水后，获取土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间；根据土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间，得到入渗速率；根据入渗速率，以及土样上端和下端水分差，判断水分是否充分分布于土样中；
22、水分充分分布于土样时，对土样加压至所述初始土压力值后，对所述土样施加竖向荷载；当加载位移在预设时间内不发生变化时，通过加载位移量与土样初始高度的比值，确定第一次目标含水率下土样的湿陷系数；
23、重复所需水量确定过程，水分充分分布于土样中的判断过程以及加载过程，得到所有其他中间目标含水率下的土样的湿陷系数。
24、进一步的，所述第一透水石和所述第二透水石位于所述腔室内，且分别位于土样的两端。
25、进一步的，所述基座的顶部，设置圆环凹槽。
26、进一步的，所述位移计下侧与所述支架接触。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
28、本发首先，根据取样深度得到土样所受初始土压力值；根据天然含水率和所述饱和含水率，设置多个中间目标含水率；多个中间目标含水率中的第一次目标含水率，得到所需水量；并根据所需水量向土样注水；注水后，获取土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间；根据土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间，得到入渗速率；根据入渗速率，以及土样上端和下端水分差，判断水分是否充分分布于土样中；然后，水分充分分布于土样时，对土样加压至所述初始土压力值后，对土样施加竖向荷载；当加载位移在预设时间内不发生变化时，通过加载位移量与土样初始高度的比值，确定第一次目标含水率下土样的湿陷系数；最后，重复所需水量确定过程，水分充分分布于土样中的判断过程以及加载过程，得到所有其他中间目标含水率下的土样的湿陷系数。注水后，根据土样上端、中间和下端位置的水量开始变化时间，得到入渗速率，并根据入渗速率，以及土样上端和下端水分差，判断水分是否充分分布于土样中，避免了水分没有充分分布于土样进行加载和计算增加误差的问题；并且，水分充分分布于土样时，对土样加压至所述初始土压力值后，再对土样施加竖向荷载，对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，所述初始土压力值等于土体重度和取样深度的乘积。
3.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，第一次目标含水率所需水量等于，第一次目标含水率和天然含水率的差值乘上干土质量后，与水的密度比值；其他目标含水率所需水量等于，当前目标含水率和前一次目标含水率的差值乘上干土质量后，与水的密度比值。
4.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，则入渗速率v为：
5.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，第n次目标含水率下土体湿陷系数δn为：
6.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，上端和下端位置的水分差距达到预设值，以及入渗速率小于预设速率后，判断所注水分已充分分布于土体中。
7.增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验装置，其特征在于，包括支架，设置在所述支架上的基座
8.如权利要求7所示的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验装置，其特征在于，所述第一透水石和所述第二透水石位于所述腔室内，且分别位于土样的两端。
9.如权利要求7所示的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验装置，其特征在于，所述基座的顶部，设置圆环凹槽。
10.如权利要求7所示的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验装置，其特征在于，所述位移计下侧与所述支架接触。
...【技术特征摘要】
1.增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，所述初始土压力值等于土体重度和取样深度的乘积。
3.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，第一次目标含水率所需水量等于，第一次目标含水率和天然含水率的差值乘上干土质量后，与水的密度比值；其他目标含水率所需水量等于，当前目标含水率和前一次目标含水率的差值乘上干土质量后，与水的密度比值。
4.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，则入渗速率v为：
5.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内固结试验方法，其特征在于，第n次目标含水率下土体湿陷系数δn为：
6.如权利要求1所述的增湿过程中黄土湿陷系数室内...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪成亮，张勇，杨庆义，曲晨飞，谢婉丽，李仁杰，范沛军，常增亮，王立波，霍开梽，李志亮，于生飞，苑康泽，
申请(专利权)人：山东电力工程咨询院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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