專利名稱：深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法
技術領域：
本發明涉及一種粘土注水試驗的方法，尤其涉及一種深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法。
背景技術：
通過常規土工試驗和現場實測認識到，深部粘土層(一般埋深大于70m)中間部分與邊緣部分(與含水層接觸)的強度差異增大，存在強度弱面和可固結厚度。然而，現有技術中的常規土工試驗對土的強度弱面的位置、形成原因以及可固結 厚度的影響因素等難以進行更進一步的研究和證實。
發明內容
本發明的目的是提供一種深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，該方法能對土的強度弱面的位置、形成原因以及可固結厚度的影響因素等進行更進一步的研究和證實。本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明的深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，包括步驟首先，從深層原狀土鉆孔巖芯中切取高壓入滲試驗土柱，測量土柱的高度和直徑并稱土柱重量；然后，將土柱側面和底面均勻地涂一薄層真空硅脂，并將涂好真空硅脂的土柱底面貼一同等面積的塑料薄膜，放在三軸壓力室內的底座上，再將與土柱同等大小的桶型橡皮膜套在土柱外側，將橡皮膜底部與底座用橡皮筋扎緊，并用手輕輕沿橡皮膜底側向上面觸摸，驅逐橡皮膜套和真空硅脂之間的少量氣泡，借助于真空硅脂的粘滯性，使橡皮膜緊貼于土柱，土柱頂面與三軸壓力室連通；之后，安裝好三軸壓力室，將三軸壓力室充滿水，然后與穩壓器連通，施加試驗規定水壓24小時，試驗期間壓力為恒定值；加壓完成后，釋放圍壓，打開三軸壓力室，用潮布擦去土柱頂面浮水，從底座取下土柱后去除橡皮膜，將土柱放置在玻璃板上，用濾紙擦除土柱側面和底面的真空硅脂，測量土柱高度變化，將土柱沿頂面向下均分成多段，測每段土的含水量，并利用試驗后土柱總干土重，計算土柱滲透前的含水量；最后，根據實驗的結果對粘土的特性進行分析。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例中提供的深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，通過承壓含水體向粘土表面的入滲，能對土的強度弱面的位置、形成原因以及可固結厚度的影響因素等進行更進一步的研究和證實。
圖Ia為本發明實施例中高壓入滲試驗的示意圖；圖Ib為本發明實施例中土柱分段的示意圖2為本發明實施例中土樣受力的示意圖；圖3為本發明實施例中試樣深度與含水量變化示意圖。圖中1、土柱，2、橡皮膜，3、底座，4、橡皮筋，5、承壓水。
具體實施例方式下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。本發明的深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，其較佳的具體實施方式
包括步驟首先，從深層原狀土鉆孔巖芯中切取高壓入滲試驗土柱，測量土柱的高度和直徑并稱土柱重量；然后，將土柱側面和底面均勻地涂一薄層真空硅脂，并將涂好真空硅脂的土柱底 面貼一同等面積的塑料薄膜，放在三軸壓力室內的底座上，再將與土柱同等大小的桶型橡皮膜套在土柱外側，將橡皮膜底部與底座用橡皮筋扎緊，并用手輕輕沿橡皮膜底側向上面觸摸，驅逐橡皮膜套和真空硅脂之間的少量氣泡，借助于真空硅脂的粘滯性，使橡皮膜緊貼于土柱，使土柱側面和底面密封不透水。土柱頂面與三軸壓力室連通，以便高壓水入滲；之后，安裝好三軸壓力室，將三軸壓力室充滿水，然后與穩壓器連通，施加試驗規定水壓24小時，試驗期間壓力為恒定值，承壓水可通過土柱頂面入滲；加壓完成后，釋放圍壓，打開三軸壓力室，用潮布擦去土柱頂面浮水，從底座取下土柱后去除橡皮膜，將土柱放置在玻璃板上，用濾紙擦除土柱側面和底面的真空硅脂，測量土柱高度變化，將土柱沿頂面向下均分成多段，測每段土的含水量和干土重；并利用試驗后土柱總干土重，計算土柱滲透前的含水量；最后，根據實驗的結果對粘土的特性進行分析。從原狀土樣中切取的土柱直徑38mm、高80mm,加壓完成后,土柱沿頂面向下均分成20mm高的4段。根據實驗的結果對粘土的特性進行分析包括飽和土樣不同壓力下和不同深度的含水量的變化；含水量與液性指數的關系。具體實施例I)試驗條件本實施例的試驗為非常規土工試驗，主要要求是從深層原狀土鉆孔巖芯中削制規則土柱，控制土柱在壓力室內除頂面一側外其它各面密封不透水條件下，施加設計的圍壓24小時，然后釋放圍壓將土柱取出后測量高度變化，并將土柱從端面向下分為4等份測其含水量、干土重。試驗在英國ELE公司生產的三軸儀上進行,如圖la、圖Ib所示,具體試驗步驟如下(I)依據土工試驗規程，從原狀土樣中切取高壓入滲試驗土柱，土柱直徑38mm，高80mm。并稱土柱重量。(2)將土柱側面和底面均勻地涂一薄層真空硅脂，該材料具有良好的密封性能，配合其它措施，可以滿足土柱在一定水壓條件下，僅從頂端面透水。(3)將涂好真空硅脂的土柱底面貼一同等面積的塑料薄膜，放在三軸儀底座上，再將與土柱同等大小的桶型橡皮膜套在土柱外側，將橡皮膜底部與底座用橡皮筋扎緊，然后用手輕輕沿橡皮膜底側向上面觸摸，其作用是驅逐橡皮膜套和真空硅脂之間的少量氣泡，借助于真空硅脂的粘滯性，使橡皮膜緊貼于土柱，從而保證側面和底部均不直接接觸承壓水。土柱頂面與三軸壓力室連通，以便高壓水入滲。(4)安 裝好三軸壓力室，將壓力室充滿水，然后與穩壓器連通，施加試驗規定水壓24小時，試驗所用穩壓系統性能良好，試驗期間壓力為恒定值。(5)釋放圍壓，打開壓力室，用潮布擦去土柱頂面浮水，從底座取下土柱后去除橡皮膜，將土柱放置在玻璃板上，用濾紙擦除土柱側面和底面的真空硅脂。(6)用尺測量土柱高度變化，將土柱沿頂面向下均分成20_高的4段，測每段土的含水量。利用試驗后土柱總干土重，計算土柱滲透前含水量。2)試樣受力分析當土樣在壓力室內一端(頂面)開放其余密封并給一定圍壓后，土樣受力狀態如圖2所示，由圖2可見，1#為頂瑞面土樣，2#為內部土樣，其受力情況如下1# 土樣頂面有效應力= Cr5 —Ii1 = σ3 —σ; = 0(式 I)2# 土樣內部有效應力σ\ = σ-, — U2 = — u(x)(式 2 )上式中σ ’ j-1號土樣位置有效應力；σ ’ 2——2號土樣位置有效應力；σ 3-圍壓；u——孔隙水壓力；X——距頂面距離。由式I和式2可見，頂面土樣有效應力與圍壓無關系，而在內部經過水頭損失，土的有效應力與圍壓和土的性質有關。3)試驗結果按上述試驗步驟完成的兩組土樣試驗結果，見表I和表2。試驗中發現，土柱加壓入滲后頂端表觀沒有明顯的體變現象，經量測試樣高度變化均小于1_，因此，分切后每段土柱高度按20_計算。分切時，因部分土柱切面遇未完全風化小石，切面兩側土柱的干密度和含水量測量精度受到一定影響。入滲試驗結果表明，沿頂面向下土柱各段的含水量，有逐漸減少的趨勢。表I第一組粘土原狀樣土柱入滲試驗結果
權利要求
1.一種深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，其特征在于，包括步驟 首先，從深層鉆孔原狀土中切取高壓入滲試驗土柱，測量土柱的高度和直徑并稱土柱重量; 然后，將土柱側面和底面均勻地涂一薄層真空硅脂，并將涂好真空硅脂的土柱底面貼一同等面積的塑料薄膜，放在三軸壓力室內的底座上，再將與土柱同等大小的桶型橡皮膜套在土柱外側，將橡皮膜底部與底座用橡皮筋扎緊，并用手輕輕沿橡皮膜底側向上面觸摸，驅逐橡皮膜套和真空硅脂之間的少量氣泡，借助于真空硅脂的粘滯性，使橡皮膜緊貼于土柱，土柱頂面與三軸壓力室連通； 之后，安裝好三軸壓力室，將三軸壓力室充滿水，然后與穩壓器連通，施加試驗規定水壓24小時，試驗期間壓力為恒定值； 加壓完成后，釋放圍壓，打開三軸壓力室，用潮布擦去土柱頂面浮水，從底座取下土柱后去除橡皮膜，將土柱放置在玻璃板上，用濾紙擦除土柱側面和底面的真空硅脂，測量土柱高度變化，將土柱沿頂面向下均分成多段，測每段土的含水量，并利用試驗后土柱總干土重，計算土柱滲透前的含水量； 最后，根據實驗的結果對粘土的特性進行分析。
2.根據權利要求I所述的深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，其特征在于，從原狀土樣中切取的土柱直徑38mm、高80mm,加壓完成后,土柱沿頂面向下均分成20mm高的4段。
3.根據權利要求I或2所述的深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，其特征在于，根據實驗的結果對粘土的特性進行分析包括 飽和土樣不同壓力下和不同深度的含水量的變化； 含水量與液性指數的關系。
全文摘要
本發明公開了一種深部原狀粘土高壓入滲試驗的方法，從深層鉆孔原狀土中切取高壓入滲試驗土柱，將土柱側面和底面均勻地涂一薄層真空硅脂，并將涂好真空硅脂的土柱底面貼一同等面積的塑料薄膜，放在三軸壓力室內的底座上，再將與土柱同等大小的桶型橡皮膜套在土柱外側，將橡皮膜底部與底座用橡皮筋扎緊，并使橡皮膜緊貼于土柱，土柱頂面與三軸壓力室連通；之后安裝好三軸壓力室，將三軸壓力室充滿水，施加試驗規定水壓24小時；加壓完成后，將土柱沿頂面向下均分成多段，測每段土的含水量等，并根據實驗的結果對粘土的特性進行分析，能對土的強度弱面的位置、形成原因以及可固結厚度的影響因素等進行更進一步的研究和證實。
文檔編號G01N1/28GK102914483SQ20121041077
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者許延春, 劉世奇 申請人:中國礦業大學(北京)