一種有荷膨脹試驗方法及裝置的制造方法
【專利摘要】一種有荷膨脹試驗方法及裝置，試驗方法是按有荷膨脹試驗方法的規(guī)定制備試樣，將試樣置于固結(jié)儀中，在試樣上端面設(shè)置一塊直徑大于環(huán)刀直徑的透水石板，然后，將固結(jié)儀的蓋板疊置在透水石板上，對試樣施加設(shè)定載荷P，進行有荷膨脹試驗。所述裝置是在現(xiàn)有有荷膨脹試驗裝置中增加一塊直徑大于環(huán)刀直徑透水石板。本發(fā)明試驗方法簡單、操作方便、結(jié)構(gòu)合理，通過嚴(yán)格控制試樣的初始狀態(tài)，測量得到的膨脹土有荷膨脹率與實際情況更為一致。解決了本領(lǐng)域長期以來希望精確評價膨脹土濕脹變形能力的技術(shù)難題，適于工程上應(yīng)用。
【專利說明】
一種有荷膨脹試驗方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明公開了一種有荷膨脹試驗方法及裝置;特別是指一種通過增加土樣上覆透 水石直徑來嚴(yán)格控制試驗土樣的初始狀態(tài)(初始含水率和初始干密度）的有荷膨脹試驗方 法及裝置。屬于公路膨脹土土工試驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹土富含膨脹性粘土礦物，具有顯著的遇水膨脹軟化、失水收縮開裂特性。膨脹 土地區(qū)公路建設(shè)中，因膨脹土天然含水率高，難以壓實且水穩(wěn)性差，用膨脹土填筑的路基易 發(fā)生運營期增濕膨脹、干密度降低、承載力下降，導(dǎo)致路面早期破壞。掌握膨脹土的變形規(guī) 律，正確預(yù)估和控制膨脹土路基變形，確保路基剛度的長期穩(wěn)定，是合理有效利用膨脹土填 筑路基的關(guān)鍵，對于降低造價、減少借棄土占地、保證工程質(zhì)量具有重要工程實際意義。
[0003] 根據(jù)非飽和土的土水特征曲線可知：非飽和土在壓縮過程中，即使其含水率變化 很小，其基質(zhì)吸力的變化相當(dāng)大，非飽和土的應(yīng)力場變化較大。而實際工程中，路基在建設(shè) 及運營期間，其含水率確會發(fā)生較大變化，導(dǎo)致膨脹土路基發(fā)生濕脹變形。在設(shè)計時，對路 基濕脹變形的預(yù)測，是根據(jù)測定的膨脹土有荷膨脹率S ep，采用分層總和法計算。
[0004] 在現(xiàn)有的膨脹土濕脹變形計算公式中，其默認(rèn)土樣的干密度和初始含水率是確定 已知的。在我國的現(xiàn)行公路土工試驗規(guī)程中，有荷膨脹試驗的土樣為模擬施工現(xiàn)場的壓縮 固結(jié)過程，設(shè)計了試樣的固結(jié)過程，由于在加載過程中使用了直徑略小于環(huán)刀直徑的透水 石，在固結(jié)過程中，首先對土樣施加設(shè)計載荷，然后，再注水對土樣進行浸泡;使得土樣在加 水前已被壓縮，其高度H'與制樣時高度Ho不一致，即加水前的土樣高度H'辛Ho。而試樣為非 飽和土，在壓縮過程中其干密度和含水率都會發(fā)生變化，導(dǎo)致計算得到的有荷膨脹率無法 對應(yīng)其準(zhǔn)確的干密度和含水率狀態(tài)。以安徽膨脹土為例，其設(shè)計初始含水率為17.4%，干密 度為1.68g/cm 3。根據(jù)現(xiàn)行土工規(guī)程，在50kPa、100kPa、150kPa下進行固結(jié)后測得其土樣壓 縮量分別為〇. 134mm、0.254mm、0.317mm，干密度分別增大至1.70g/cm3、1.71g/cm3、1.72g/ cm 3。
[0005] 在濕脹變形預(yù)測中，若不能嚴(yán)格準(zhǔn)確提供土樣對應(yīng)土樣初始含水率及干密度的有 荷膨脹量，將導(dǎo)致變形預(yù)測與實際預(yù)測有偏差，導(dǎo)致工程量的增加，資源浪費。
[0006] 國內(nèi)對有荷膨脹試驗方法的改進曾有過探討，邊加敏提出在有荷膨脹的固結(jié)過程 中，以其預(yù)計承受的最大荷載為固結(jié)荷載，土樣固結(jié)后參照土工試驗規(guī)程進行試驗并計算。 但筆者認(rèn)為，該方法仍舊忽略了 土樣在固結(jié)過程中的壓縮量，其初始狀態(tài)是無法確定的。
[0007] 故提出這種新的有荷膨脹試驗方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有規(guī)程之不足而提供一種試驗方法簡單、操作方便、結(jié) 構(gòu)合理、嚴(yán)格控制試樣的初始狀態(tài)的有荷膨脹試驗方法及裝置。
[0009] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，是按有荷膨脹試驗方法的規(guī)定制備試樣，將試樣 置于固結(jié)儀中，在試樣上端面設(shè)置一塊直徑大于環(huán)刀直徑的透水石板，然后，將固結(jié)儀的蓋 板疊置在透水石板上，對試樣施加設(shè)定載荷P，進行有荷膨脹試驗。
[0010]本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，按工程需要取原狀土樣或擾動土樣，制成土樣厚 度與環(huán)刀厚度相同的試樣。
[0011] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，試樣厚度為20mm。
[0012] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，采用環(huán)刀取土樣。
[0013] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，所述原狀土樣是指天然狀態(tài)下的膨脹土;所述擾 動土樣是指通過室內(nèi)人為制備的特定含水率及干密度下的膨脹土。
[0014] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，試樣取樣份數(shù)為2-4份。
[0015] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，所述透水石板的直徑比環(huán)刀外徑至少大1mm。
[0016] 發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:采用靜壓制樣制備特定含水率和干密 度下的試樣，其制樣過程中不允許有水滲出或土樣質(zhì)量損失超過〇.lg。
[0017] 本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，包括下述步驟：
[0018] 第一步:試驗前，對固結(jié)儀施加設(shè)定載荷P進行變形校正，記錄荷載P作用下儀器的 壓縮變形量Rp;
[0019] 第二步:試樣制備
[0020] 根據(jù)有荷膨脹試驗方法規(guī)定的試樣數(shù)量，取相同數(shù)量的環(huán)刀，分別稱量環(huán)刀重量 并記錄；
[0021] 取待測土樣，采用環(huán)刀取土樣，制備與環(huán)刀高度相同的試樣；
[0022] 第三步:測量
[0023] 將試樣安裝在固結(jié)儀上，在試樣上端面設(shè)置一塊完全覆蓋試樣上表面的透水石板 后，將固結(jié)儀的蓋板疊置在透水石板上，保證試樣在透水石板正下方，施加l_2kPa的壓力， 使儀器各部分接觸，記錄千分表的初始讀數(shù)R〇;
[0024] 通過透水石板對試樣施加設(shè)定載荷P，向固結(jié)儀中注入蒸餾水水，并始終保持水面 超過試樣上表面5-8mm，使試樣自下而上浸水;浸水后每隔2h記錄千分表讀數(shù)一次，直至相 鄰兩次千分表讀數(shù)差值小于等于0.01mm時，結(jié)束試驗，最后一次記錄的千分表讀數(shù)Rt，即為 試樣在荷載P作用下膨脹穩(wěn)定后的膨脹量;按式1計算有荷膨脹率l P;
[0026]式中：δθρ-一荷載P(kPa)作用下的膨脹率（％)，計算至0.1;
[0027] Ho一一試樣的初始高度(mm);
[0028] Rt一一荷載P作用下膨脹穩(wěn)定后的千分表讀數(shù)(mm);
[0029] RP一一荷載P作用下儀器的壓縮變形量(mm);
[0030] R〇--試樣加荷前的千分表讀數(shù)(mm)。
[0031 ]本發(fā)明一種有荷膨脹試驗方法，試驗結(jié)束后，取出試樣，擦干環(huán)壁及其他表面水， 稱量浸水后試樣的總重量，然后，烘干，稱量干燥后試樣的總重量，計算土樣膨脹后含水率 和孔隙比。
[0032] 一種有荷膨脹試驗裝置，所述有荷膨脹試驗裝置是在現(xiàn)有有荷膨脹試驗裝置中增 加一塊透水石板，所述透水石板直徑大于環(huán)刀直徑，一個側(cè)面覆蓋在由土樣與環(huán)刀構(gòu)成的 試樣上端面，另一個側(cè)面與有荷膨脹試驗裝置中的蓋板連接，所述透水石板的直徑比環(huán)刀 外徑至少大1mm。
[0033] 本發(fā)明由于采用上述試驗方法，采用了大于環(huán)刀直徑的透水石，使得在施加上覆 荷載時，蓋板不會由于荷載往下移動而導(dǎo)致試件土樣被壓縮，試樣在加載后不會發(fā)生固結(jié) 的過程，保證了在加水膨脹前試樣的高度H'與試樣制備時的設(shè)計高度Ho完全一致，試驗開 始時，土樣的初始含水率及干密度與試驗土樣的原始狀態(tài)一致，得到了初始含水率及干密 度與試驗土樣的原始狀態(tài)一致條件下的膨脹土的有荷膨脹率，本發(fā)明得到的膨脹土有荷膨 脹率與實際情況更為一致，為膨脹土地區(qū)路基濕脹變形提供了科學(xué)準(zhǔn)確的原始資料。本發(fā) 明提出的有荷膨脹試驗方法能保證膨脹土試樣的有荷膨脹試驗是在確定的初始狀態(tài)下進 行，得到準(zhǔn)確的膨脹土在相應(yīng)荷載下的有荷膨脹率?？朔爽F(xiàn)行規(guī)程中，在加水前對土樣施 壓固結(jié)壓縮過程中導(dǎo)致土樣含水率及干密度變化而帶來測量得到的膨脹土有荷膨脹率與 實際偏差較大的缺陷。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明提出的有荷膨脹試驗方法并計算得到的膨脹土的有荷膨脹量，解決了 膨脹土的濕脹變形能力的評價問題，能更準(zhǔn)確地預(yù)測膨脹土在運營期內(nèi)的濕脹變形值，以 更科學(xué)、合理、有效的方式利用膨脹土進行路基填筑。
[0035] 本發(fā)明試驗方法簡單、操作方便、結(jié)構(gòu)合理，通過嚴(yán)格控制試樣的初始狀態(tài)，測量 得到的膨脹土有荷膨脹率與實際情況更為一致。解決了本領(lǐng)域長期以來希望精確評價膨脹 土濕脹變形能力的技術(shù)難題，適于工程上應(yīng)用。
【附圖說明】
[0036] 附圖1為實施例2的路基和隆起監(jiān)測點位置示意圖。
[0037] 附圖2為實施例2的路基隆起監(jiān)測結(jié)果。
[0038] 附圖3為實施例2與對比例1中不同的試驗方法得到的有荷膨脹率。
[0039] 附圖4為實施例2與對比例1中不同的試驗方法得到的試樣干密度。
[0040] 附圖5為實施例3與對比例2中不同試驗方法得到的有荷膨脹率。
[0041] 附圖6為實施例3與對比例2中不同的試驗方法得到的試樣干密度。
[0042] 附圖7為實施例4與對比例3中不同試驗方法得到的有荷膨脹率。
[0043] 附圖8為實施例4與對比例3中不同的試驗方法得到的試樣干密度。
[0044] 附圖9為本發(fā)明有荷膨脹試驗方法中試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 附圖中：
[0046] 附圖1為廣西隆百高速公路ZK176+300~ZK176+410路基和隆起監(jiān)測點位置。
[0047] 附圖2是對廣西隆百高速公路ZK176+300~ZK176+410路基和隆起監(jiān)測點，于2010 年4月至2013年9月共歷時3年左右，監(jiān)測的路基隆起量，由圖2可知路基變形最終穩(wěn)定在 3.04cm 左右。
[0048]由附圖3可知，在相同的上覆荷載及試驗條件下，本發(fā)明提出的有荷膨脹試驗得到 的各級荷載下的有荷膨脹率均比由常規(guī)試驗方法得到的小40%左右。
[0049]由附圖4可看出，在本發(fā)明提出的試驗方法的過程中，土樣干密度一直保持在 1.58g/cm3,而常規(guī)方法由于荷載作用作用在直徑較小的透水石上而造成土樣壓縮，導(dǎo)致土 樣的干密度隨著上覆荷載的增加而增加，最大增加了 2.96 %。
[0050] 由附圖5可知，在相同的上覆荷載及試驗條件下，本發(fā)明提出的有荷膨脹試驗得到 的各級荷載下的有荷膨脹率比由常規(guī)試驗方法得到的小50%~100%。
[0051] 由附圖6可看出，在本發(fā)明提出的試驗方法的過程中，土樣干密度一直保持在 1.58g/cm3,而常規(guī)方法由于荷載作用作用在直徑較小的透水石上而造成土樣壓縮，導(dǎo)致土 樣的干密度隨著上覆荷載的增加而增加，最大增加了 3.75 %。
[0052]由附圖7可知，在相同的上覆荷載及試驗條件下，本發(fā)明提出的有荷膨脹試驗得到 的各級荷載下的有荷膨脹率均比由常規(guī)試驗方法得到的小30%左右。
[0053]由附圖8可看出，在本發(fā)明提出的試驗方法的過程中，土樣干密度一直保持在 1.66g/cm3,而常規(guī)方法由于荷載作用作用在直徑較小的透水石上而造成土樣壓縮，導(dǎo)致土 樣的干密度隨著上覆荷載的增加而增加，最大增加了 1.48%。
[0054] 附圖9中，1一容器，2-透水石(直徑為71.8mm)，3-定位環(huán)，4一試樣（由環(huán)刀+ 土樣 構(gòu)成，環(huán)刀直徑為61.8mm)，5-蓋板，6-套環(huán)。
【具體實施方式】
[0055]本發(fā)明實施例中，通過分層總和法計算得到了以8m高路堤為例的膨脹土路基濕脹 變形量。
[0056]荷載分布情況為路面自重+行車荷載視為20kPa，路表以下1.5m為加鋪包蓋層，即 非膨脹土填筑，荷載視為30kPa。
[0057] 三個實施例與對比例的計算結(jié)果均表明，根據(jù)本發(fā)明計算得到的膨脹量比由現(xiàn)行 規(guī)范試驗方法計算得到的減小了 49%~80%不等，并且更接近工程實例中的實際值。
[0058] 實施例1
[0059] 參見附圖9,一種有荷膨脹試驗裝置，所述有荷膨脹試驗裝置是在現(xiàn)有有荷膨脹試 驗裝置中增加一塊透水石板2,所述透水石板2直徑大于環(huán)刀直徑，一個側(cè)面覆蓋在由土樣 與環(huán)刀構(gòu)成的試樣4上端面，另一個側(cè)面與有荷膨脹試驗裝置中的蓋板5連接，所述透水石 板2的直徑比環(huán)刀外徑至少大1mm。
[0060] 實施例2:
[0061] 參見附圖9,廣西膨脹土工程實例
[0062]在廣西百色高速公路現(xiàn)場采集膨脹土原狀土樣和擾動土樣，進行基本物理性質(zhì)指 標(biāo)和工程性質(zhì)試驗。室內(nèi)試驗結(jié)果表明：百色高速公路膨脹土土樣的塑性指數(shù)為33.5%，自 由膨脹率為63%。根據(jù)公路現(xiàn)行膨脹土判別分類標(biāo)準(zhǔn)，所取土樣為中等膨脹土。采用本發(fā)明 一種新的有荷膨脹試驗方法，對廣西膨脹土進行試樣制備并進行有荷膨脹試驗，計算得到 其有荷膨脹率和以其為路基填料填筑的8m高路堤的膨脹變形量，具體實施步驟如下：
[0063] 配置含水率為ω =17.7 %的膨脹土土樣。取6個直徑60.8mm、高度20mm的環(huán)刀，分 別稱重并記錄，采用靜壓制樣的方法制取擾動土試件，控制其初始干密度為1.58g/cm3,保 證試件表面光滑整齊、初始高度為20mm，稱重，精確至0.0 lg，得到土樣質(zhì)量。
[0064]將6個環(huán)刀試件分別放入固結(jié)儀中，試驗儀器安裝順序為套環(huán)、大直徑透水石、定 位環(huán)、環(huán)刀試件、大直徑透水石、蓋板。荷載杠桿調(diào)平后，安裝千分表并記錄其初始讀數(shù)；向 容器中注入蒸餾水，水面沒過表面透水石以保證土樣始終保持浸沒狀態(tài);待膨脹土膨脹變 形穩(wěn)定(每2h讀數(shù)差值不大于0.01)記下此時的讀數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的計算公式計算得到的在 荷載為50、75、100、125、150、200kPa下其相應(yīng)的有荷膨脹率分別為2.27%、1.72%、0.72%、 0.54%、0.54%、0.48%，如圖3所示。根據(jù)分層總和法求得的8m膨脹土路堤膨脹變形量為 3.40cm。
[0065] 在廣西隆百高速公路ZK176+300~ZK176+410路段進行了路基隆起量監(jiān)測，路基和 檢測位置示意圖如圖1所示。于2010年4月開始監(jiān)測路基隆起量，至2013年9月共歷時3年左 右，監(jiān)測結(jié)果如圖2所示。由圖可知路基變形最終穩(wěn)定在3.04cm左右。而由本發(fā)明提出的試 驗方法計算得到的膨脹變形量為3.40cm。兩者僅相差10%。
[0066] 對比例1:
[0067] 取實施例1相同狀態(tài)的土樣，通過靜壓制樣的方法制備6個環(huán)刀試件，初始干密度 控制為1.58g/cm3。按照現(xiàn)行公路土工試驗規(guī)程(JTG E40-2007)中的有荷膨脹試驗方法得 到在荷載為50、75、100、125、150、200kPa下其相應(yīng)的有荷膨脹率分別為3.76%、2.84%、 1.66 %、1.03 %、0.95 %、1.03 %，如圖3所示。根據(jù)分層總和法求得的8m膨脹土路堤膨脹變 形量為6.67cm。
[0068] 本發(fā)明實施例2得到的8m膨脹土路堤膨脹變形量為3.40cm，較對比例1常規(guī)計算方 法得到的膨脹土路堤膨脹變形量減少了 49.0%。根據(jù)附圖2,廣西隆百高速ZK176+300~ ZK176+410路段的路基隆起監(jiān)測值，其穩(wěn)定變形量為3.04cm。對比例1常規(guī)試驗方法計算得 到的變形值為6.67cm，是實測值的119 % ;而本發(fā)明實施例2得到的有荷膨脹量為3.40cm，僅 高于實測值的10%，由此可見由本發(fā)明提出的有荷膨脹方法比常規(guī)試驗方法計算得到的小 得多且更接近工程實例中的濕脹變形值。
[0069] 土樣干密度在不同荷載下導(dǎo)致干密度的變化如圖4所示。在本發(fā)明提出的試驗方 法的過程中，土樣干密度一直保持在1.58g/cm 3,而常規(guī)方法由于荷載作用作用在直徑較小 的透水石上而造成土樣壓縮，導(dǎo)致土樣的干密度隨著上覆荷載的增加而增加，最大增加了 2.96%〇
[0070] 實施例3:
[0071]安徽膨脹土工程實例
[0072]安徽省境內(nèi)膨脹土的平面分布相對集中，大部分屬弱-中膨脹土，主要分布于淮北 平原地區(qū)和舒城縣城一巢湖市區(qū)一和縣縣城以北的江淮波狀平原地區(qū)。膨脹土路段路基邊 坡因滑坍清除的膨脹土土方巨大。若將開挖和清挖出的膨脹土全部廢棄將占用大量寶貴的 土地資源，并將產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失和生態(tài)環(huán)境破壞。
[0073]在安徽高速公路現(xiàn)場采集膨脹土原狀土樣和擾動土樣，進行基本物理性質(zhì)指標(biāo)和 工程性質(zhì)試驗。室內(nèi)試驗結(jié)果表明：海屯高速公路膨脹土土樣的塑性指數(shù)為25.6%，自由膨 脹率為59%。根據(jù)公路現(xiàn)行膨脹土判別分類標(biāo)準(zhǔn)，所取土樣為膨脹土。采用本發(fā)明一種新的 有荷膨脹試驗方法，對安徽膨脹土進行試樣制備并進行有荷膨脹試驗，計算得到其有荷膨 脹率和以其為路基填料填筑的8m高路堤的膨脹變形量，具體實施步驟如下：
[0074] 配置含水率為ω = 17.9 %的膨脹土土樣。取6個直徑60.8mm、高度20mm的環(huán)刀，分 別稱重并記錄，采用靜壓制樣的方法制取擾動土試件，控制其初始干密度為1.58g/cm3,保 證試件表面光滑整齊、初始高度為20mm，稱重，精確至0.0 lg，得到土樣質(zhì)量。
[0075]測量方法與實施例2相同；
[0076]根據(jù)本發(fā)明的計算公式計算得到的在荷載為50、75、100、125、150、200kPa下其相 應(yīng)的有荷膨脹率分別為1.79%、0.80%、0.14%、0.06%、0.05%、0.00%，如圖5所示。根據(jù) 分層總和法求得的8m膨脹土路堤膨脹變形量為10.5cm。
[0077] 對比例2:
[0078] 取實施例3相同狀態(tài)的土樣，通過靜壓制樣的方法制備6個環(huán)刀試件，初始干密度 控制為 1.58g/cm3〇
[0079] 按照現(xiàn)行公路土工試驗規(guī)程(JTG E40-2007)中的有荷膨脹試驗方法得到在荷載 為50、75、100、125、150、200kPa下其相應(yīng)的有荷膨脹率分別為3·70%、2·65%、1·78%、 I. 40%、1.14%、0.64%，如附圖5所示。根據(jù)分層總和法求得的8m膨脹土路堤膨脹變形量為 II. 86cm。而利用本發(fā)明提出的有荷膨脹試驗方法得到的8m膨脹土路堤膨脹變形量為 2 · 41 cm，比常規(guī)計算方法減少了 79 · 7 %。
[0080] 在現(xiàn)行試驗中，前期的固結(jié)過程會導(dǎo)致環(huán)刀中的土樣被壓縮，導(dǎo)致其干密度、含水 率和孔隙水壓力發(fā)生變化。土樣干密度在不同荷載下導(dǎo)致干密度的變化如圖6所示。由圖可 看出，在本發(fā)明提出的試驗方法的過程中，土樣干密度一直保持在1.58g/cm 3,而常規(guī)方法 由于荷載作用而造成土樣壓縮，導(dǎo)致土樣的干密度隨著上覆荷載的增加而增加，最大增加 了3.75%。
[0081 ] 實施例4:
[0082]河南膨脹土工程實例
[0083]在河南鄧鄂高速公路現(xiàn)場采集膨脹土土樣，進行基本物理性質(zhì)指標(biāo)和工程性質(zhì)試 驗。室內(nèi)試驗結(jié)果表明：百色鄧鄂公路膨脹土土樣的塑性指數(shù)為28.2%，自由膨脹率為 84%。根據(jù)公路現(xiàn)行膨脹土判別分類標(biāo)準(zhǔn)，所取土樣為中等膨脹土。采用本發(fā)明一種新的有 荷膨脹試驗方法，對河南膨脹土進行試樣制備并進行有荷膨脹試驗，計算得到其有荷膨脹 率和以其為路基填料填筑的8m尚路堤的膨脹變形量，具體實施步驟如下：
[0084] 配置含水率為ω = 16.4 %的膨脹土土樣。取6個直徑60.8mm、高度20mm的環(huán)刀，分 別稱重并記錄，采用靜壓制樣的方法制取擾動土試件，控制其初始干密度為1.66g/cm3,保 證試件表面光滑整齊、初始高度為20mm，稱重，精確至0.0 lg，得到土樣質(zhì)量。
[0085]測量方法與實施例1相同；
[0086]根據(jù)本發(fā)明的計算公式計算得到的在荷載為50、75、100、125、150、200kPa下其相 應(yīng)的有荷膨脹率分別為3.67%、2.77%、1.62%、1.30%、1.08%、0.05%，如圖7所示。根據(jù) 分層總和法求得的8m膨脹土路堤膨脹變形量為6.53cm。
[0087] 對比例3:
[0088] 取實施例4相同狀態(tài)的土樣，通過靜壓制樣的方法制備6個環(huán)刀試件，初始干密度 控制為1.66g/cm3。按照現(xiàn)行公路土工試驗規(guī)程(JTG E40-2007)中的有荷膨脹試驗方法得 到在荷載為50、75、100、125、150、200kPa下其相應(yīng)的有荷膨脹率分別為4.69%、3.61%、 2.57%、2.00%、1.55%、0.54%，如圖7所示。根據(jù)分層總和法求得的8m膨脹土路堤膨脹變 形量為15.29cm。而利用本發(fā)明提出的有荷膨脹試驗方法得到的8m膨脹土路堤膨脹變形量 為6.53cm，比常規(guī)計算方法減少了57.3%。根據(jù)本發(fā)明計算得到的有荷膨脹量比由常規(guī)試 驗方法計算得到的小得多且更接近工程實例中的濕脹變形值。
[0089] 土樣干密度在不同荷載下導(dǎo)致干密度的變化如圖8所示。由圖可看出，在本發(fā)明提 出的試驗方法的過程中，土樣干密度一直保持在1.66g/cm 3,而常規(guī)方法由于荷載作用而造 成土樣壓縮，導(dǎo)致土樣的干密度隨著上覆荷載的增加而增加，最大增加了 1.48 %。
[0090]三個實施例與對比例的計算結(jié)果表明，根據(jù)本發(fā)明計算得到的膨脹量比由現(xiàn)行規(guī) 范試驗方法計算得到減小了 49%~80%不等且更接近實測值。
【主權(quán)項】
1. 一種有荷膨脹試驗方法，是按有荷膨脹試驗方法的規(guī)定制備試樣，將試樣置于固結(jié) 儀中，在試樣上端面設(shè)置一塊直徑大于環(huán)刀直徑的透水石板，然后，將固結(jié)儀的蓋板疊置在 透水石板上，對試樣施加設(shè)定載荷P，進行有荷膨脹試驗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:按工程需要，采用環(huán)刀 取原狀±樣或擾動±樣，制成±樣厚度與環(huán)刀厚度相同的試樣。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:試樣厚度為20mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:所述原狀±樣是指天然 狀態(tài)下的膨脹上;所述擾動上樣是指通過室內(nèi)人為制備的特定含水率及干密度下的膨脹 ±。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:試樣取樣份數(shù)為2-4份。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:采用靜壓制樣制備特定 含水率和干密度下的試樣，其制樣過程中不允許有水滲出或±樣質(zhì)量損失超過O.lg。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:所述透水石 板的直徑比環(huán)刀外徑至少大1mm。8. 如權(quán)利要求7所述的一種有荷膨脹試驗方法，包括下述步驟： 第一步:試驗前，對固結(jié)儀施加設(shè)定載荷P進行變形校正，記錄荷載P作用下儀器的壓縮 變形量化； 第二步:試樣制備 根據(jù)有荷膨脹試驗方法規(guī)定的試樣數(shù)量，取相同數(shù)量的環(huán)刀，分別稱量環(huán)刀重量并記 錄； 取待測±樣，采用環(huán)刀取±樣，制備與環(huán)刀高度相同的試樣； 第S步:測量 將試樣安裝在固結(jié)儀上，在試樣上端面設(shè)置一塊完全覆蓋試樣上表面的透水石板后， 將固結(jié)儀的蓋板疊置在透水石板上，保證試樣在透水石板正下方，施加1-化化的壓力，使儀 器各部分接觸，記錄千分表的初始讀數(shù)Ro; 通過透水石板對試樣施加設(shè)定載荷P，向固結(jié)儀中注水，并始終保持水面超過試樣上表 面5-8mm，使試樣自下而上浸水;浸水后每隔化記錄千分表讀數(shù)一次，直至相鄰兩次千分表 讀數(shù)差值小于等于0.01mm時，結(jié)束試驗，最后一次記錄的千分表讀數(shù)Rt，即為試樣在荷載P 作用下膨脹穩(wěn)定后的膨脹量;按式1計算有荷膨脹率Sep;式中：Sep-一荷載P化Pa)作用下的膨脹率（％ ); 化一一試樣的初始高度(mm); Rt一一荷載P作用下膨脹穩(wěn)定后的千分表讀數(shù)(mm); Rp一一荷載P作用下儀器的壓縮變形量(mm); Ro--試樣加荷前的千分表讀數(shù)(mm)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種有荷膨脹試驗方法，其特征在于:試驗結(jié)束后，取出試樣， 擦干環(huán)壁及其他表面水，稱量浸水后試樣的總重量，然后，烘干，稱量干燥后試樣的總重量， 計算±樣膨脹后含水率和孔隙比。10. -種有荷膨脹試驗裝置，其特征在于:所述有荷膨脹試驗裝置是在現(xiàn)有有荷膨脹試 驗裝置中增加一塊透水石板，所述透水石板直徑大于環(huán)刀直徑，一個側(cè)面覆蓋在由±樣與 環(huán)刀構(gòu)成的試樣上端面，另一個側(cè)面與有荷膨脹試驗裝置中的蓋板連接，所述透水石板的 直徑比環(huán)刀外徑至少大1mm。
【文檔編號】G01N3/08GK106092745SQ201610395220
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月6日 公開號201610395220.8, CN 106092745 A, CN 106092745A, CN 201610395220, CN-A-106092745, CN106092745 A, CN106092745A, CN201610395220, CN201610395220.8
【發(fā)明人】張銳, 劉剛亮, 王歡, 林才奎, 鄭健龍, 王中文, 陳杰, 徐一鳴, 方建勤, 雷鳴, 夏兼
【申請人】長沙理工大學(xué), 廣東省長大公路工程有限公司