專利名稱：黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法
技術領域：
本發明屬于黃土地區巖土測試領域技術領域，具體涉及一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法。
背景技術：
黃土的濕陷性及其評價方法一直是黃 土地區巖土工程領域被關注和研究的技術難題。測試和評價黃土的濕陷性及地基的濕陷變形方法主要有兩種一是現場分層采取原狀黃土，基于室內單軸壓縮側限變形應力條件下黃土試樣的浸水濕陷性試驗測試濕陷系數，先分層計算具有相同濕陷性的各土層的濕陷變形，然后，求總和評價場地地基的濕陷變形；二是現場開挖直徑不小于濕陷性土層厚度的試坑，在試坑內鉆孔填砂，設置豎向導水探井。試坑內直接注水，探井可加速深層黃土浸水。依據直接測試地表和不同埋深各土層的沉降變形，進行黃土濕陷性分析和濕陷變形評價。對于前者室內濕陷性試驗方法，試樣的尺度小，為2cm厚的薄試樣，限制試樣的側向變形。存在的問題一是土樣薄，可能在試樣制備時破壞了土的結構性，不能反映結構性對濕陷性的影響；二是試樣始終處于側限變形壓縮應力條件下，與實際地層濕陷變形時應力條件的變化存在差異；三是應用于地基濕陷性評價時，不能連續地反映地層結構對地基濕陷變形的影響。對于后者現場的浸水試坑濕陷性試驗，浸水坑內設置豎向導水探井可以較快飽和黃土地層，浸水濕陷變形過程反映了黃土的結構性以及地層結構的影響，亦能夠反映實際浸水濕陷變形過程的應力條件。但是，對于深厚濕陷性黃土地層，如果繼續沿用目前關于淺層黃土的濕陷性試驗和分析方法，一方面，室內濕陷性試驗不足造成的誤差累積會越來越大；另一方面現場浸水試驗的費用大，尤其對于線性工程，一個場地的浸水試坑濕陷性試驗難以反映沿線的變化。并且，對于大厚度濕陷性黃土地基上的建筑物，挖方構筑物，以及黃土隧道、隧洞工程，主要是它們基底以下黃土的濕陷變形構成了工程的危害，更需要對深層黃土的濕陷變形做出正確評價。
發明內容
本發明的目的是提供一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，既能體現原位黃土結構，又可實現多點試驗，克服了室內濕陷性試驗采取土樣和制備試樣對黃土結構性的擾動，以及現場浸水試坑試驗費用大和試驗點有限的不足。本發明所采用的技術方案是，一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，按照以下步驟進行步驟I、在地層表面豎直向下開挖探井，探井下方的濕陷性黃土為待測試土體；選取表面面積小于探井橫截面積的承載板，承載板為剛性板且板體上均勻開通有多個豎向透水孔，承載板的上方固定有豎直向的沉降桿，承載板上安裝有土壓力計；步驟2、將探井底部清除開挖虛土，并鋪設砂墊層，將承載板通過沉降桿水平放置在砂墊層上，使土壓力計的土壓力計量測信號線向上伸出地層表面；
步驟3、在探井內填筑砂礫石后，再往探井內灌入水直至水至濕陷性黃土，待沉降桿下沉變形穩定后結束試驗；沉降桿的沉降位移變化即為濕陷性黃土的濕陷變形，通過土壓力計測得砂礫石形成的土柱壓力。步驟2還包括在沉降桿外部套裝沉降桿護筒。步驟3還包括在填筑砂礫石后，先在未填筑砂礫石的探井段內安放探井井壁護筒，再開始灌水。沉降桿安裝在承載板的中心正交處。沉降桿為通過螺紋套筒依次連接的多段式結構。沉降桿為中空結構，土壓力計量測信號線布置在沉降桿的內腔。承載板的底部開孔，土壓力計安裝在該孔內。·本發明的有益效果是(1)該方法操作簡便，只需開挖規則的探井，埋設承載板和沉降桿等，上覆有效荷載填筑砂礫石，不需要特別復雜的裝備和操作技術便可進行。(2)測試結果準確可靠，該方法不同于室內試驗，不會因為取土而擾動土的結構性，也不會因為所取土樣的位置的局限性而使得測試結構具有相當的離散性，而是基于大型浸水試驗濕陷變形的原理進行原位測試，保證了測試結構準確可靠的反映了土層的實際濕陷性。(3)測試成本低廉，不同于大型浸水試驗需要大型的場地、大量充足的水源、相對復雜和繁瑣的測試設備、大量的人力進行長期的觀測。(4)該方法原理簡單明了，設備簡易且有很強的適用性，操作技術簡便、不需要特別專業的操作人員便可完成，對場地要求不高，只要不足一平米的區域便可完成，由于影響區域小故節省了大量的測試時間和人力物力資源。
圖I是本發明黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法的工作原理示意圖；圖2是本發明中的承載板的結構示意圖；圖3是本發明中的探測裝置的結構示意圖；圖4是本發明中的探測裝置的剖面圖；其中，I.探井，2.砂礫石，3.沉降桿，4.承載板，5.豎向透水孔，6.砂墊層，7.沉降桿護筒，8. 土壓力計量測信號線，9.探井井壁護筒，10. 土壓力計，11.濕陷性黃土，12.螺紋套筒。
具體實施例方式如圖I所示，本發明黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，按照以下步驟進行步驟I、在地層表面豎直向下開挖橫截面為圓形的探井1，要求開挖時探井I豎直且呈規則圓形，以便于下放承載板4。探井I下方的濕陷性黃土 11為待測試土體。如圖2至圖4所示，沉降桿3和承載板4組成本發明方法使用的探測裝置。選取直徑小于探井I直徑的承載板4，承載板4為圓形剛性板且板體上均勻開通有多個豎向透水孔5，豎向透水孔5可以保證探井I內浸水滲入承載板4下方的濕陷性黃土 11地層。承載板4的上方固定有豎直向的沉降桿3，沉降桿3安裝在承載板4的中心正交處。沉降桿3為通過螺紋套筒12依次連接的多段式結構，沉降桿3的長度可以根據測定土層深度的變化而變化，使得本方法具有很大的適用范圍。承載板4的底部開孔并在孔內安裝有土壓力計IOo承載板4還可以呈方形，其尺寸應小于開挖探井I的橫截面積，便于沉入探井底。步驟2、將探井I底部清除開挖虛土，并使用砂石鋪設砂墊層6，由于砂墊層6的透水性強，保障了浸水過程中能迅速地滲入探井I以下土層。將承載板4通過沉降桿3水平放置在砂墊層6上，使土壓力計10的土壓力計量測信號線8向上伸出地層表面。其中，沉降桿3為中空結構，土壓力計量測信號線8布置在沉降桿3的內腔。在沉降桿3外部套裝PVC材質的沉降桿護筒7，以便消除填筑砂礫石2對沉降桿沉降3位移產生約束。步驟3、在探井I內填筑砂礫石2，以模擬測試土層以上飽和土柱重力或者基礎基底壓力。其中，依據不同工程條件確定測試濕陷性黃土 11地層上覆的有效壓力；按照測試黃土地層以上的有效壓力確定探井內填筑砂礫石2飽和土柱重量；依據填土干密度及飽和 砂礫石2 土柱重量，確定探井I內砂礫石2填筑高度。砂礫石2達到填筑量后，為了避免未填筑砂礫石段探井壁坍塌，在未填筑砂礫石2的探井段內安放PVC材質的探井井壁護筒9 ;往探井I內灌入水，直至水至濕陷性黃土 11，注水量可用注水管上連接的流量計測量，至沉降桿3下沉變形穩定后結束試驗。在砂礫石2作用下濕陷性黃土 11發生濕陷變形，通過高精度水準儀量測得沉降桿3的沉降位移變化，即為濕陷性黃土 11的濕陷變形，通過土壓力計10測得砂礫石2形成的土柱壓力。本發明在進行黃土濕陷性測試時開挖探井I至一定埋深的濕陷性黃土 11，浸水滲透至濕陷性黃土 11，因此與大型浸水試驗相比，顯著地減小了試驗對場地面積的要求，減小了試驗對場地造成的影響。另外，在探井I內填筑一定密度的砂礫石2，可以模擬探井I底以上飽和土柱有效荷載、挖方條件下飽和土柱有效荷載及地下洞室基底壓力等，從而使得該方法有很強的適用性，可以用于不同埋深濕陷性黃土的濕陷性的測量。
權利要求
1.一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，按照以下步驟進行 步驟I、在地層表面豎直向下開挖探井(1)，探井(I)下方的濕陷性黃土(11)為待測試土體；選取表面面積小于所述探井(I)橫截面積的承載板(4)，所述承載板(4)為剛性板且板體上均勻開通有多個豎向透水孔(5)，所述承載板(4)的上方固定有豎直向的沉降桿(3),所述承載板(4)上安裝有土壓力計(10); 步驟2、將探井(I)底部清除開挖虛土，并鋪設砂墊層(6)，將承載板(4)通過沉降桿(3)水平放置在砂墊層(6)上，使所述土壓力計(10)的土壓力計量測信號線(8)向上伸出地層表面；步驟3、在探井(I)內填筑砂礫石(2)后，再往探井(I)內灌入水直至水至濕陷性黃土(11)，待沉降桿(3)下沉變形穩定后結束試驗；沉降桿(3)的沉降位移變化即為濕陷性黃土(11)的濕陷變形，通過土壓力計(10)測得砂礫石(2)形成的土柱壓力。
2.按照權利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述步驟2還包括在所述沉降桿外部套裝沉降桿護筒(7)。
3.按照權利要求I或2所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述步驟3還包括在填筑砂礫石(2)后，先在未填筑砂礫石(2)的探井段內安放探井井壁護筒(9)，再開始灌水。
4.按照權利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述沉降桿(3)安裝在承載板(4)的中心正交處。
5.按照權利要求I或4所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述沉降桿(3)為通過螺紋套筒(12)依次連接的多段式結構。
6.按照權利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述沉降桿(3)為中空結構，所述土壓力計量測信號線(8)布置在沉降桿(3)的內腔。
7.按照權利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述承載板(4)的底部開孔，所述土壓力計(10)安裝在該孔內。
全文摘要
本發明公開了一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，按照以下步驟進行在地層表面開挖探井，探井下方的濕陷性黃土為待測試土體；選取承載板，承載板的上方固定有沉降桿，承載板安裝有土壓力計；將探井底部清除開挖虛土，并鋪設砂墊層，將承載板放置在砂墊層上，使土壓力計的土壓力計量測信號線向上伸出地層表面；在探井內填筑砂礫石，達到填筑量后灌入水，沉降桿的沉降位移變化即為濕陷性黃土的濕陷變形，通過土壓力計測得砂礫石形成的土柱壓力。本發明克服了室內濕陷性試驗采取土樣和制備試樣對黃土結構性的擾動，以及現場浸水試坑試驗費用大和試驗點有限的不足。
文檔編號E02D1/00GK102912780SQ20121042541
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者邵生俊, 焦陽陽, 陳菲, 鄧國華 申請人:西安理工大學