一种改进的测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法与流程

1.本发明涉及土工试验技术领域，具体涉及一种改进的测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法。


背景技术：

2.在工业与民用建筑施工过程中，室外回填土施工质量问题一直难以解决。由于坑(槽)深浅不一，回填面积大小不同，回填土方量有很大的差异。当室外回填土范围狭窄时，压实机具难以到位，填土压实不充分；当室外回填土方量很大时，一些施工单位往往采用推土机或铲运机一次回填到位，然后大致整平的方法，这样做违背了规范中分层回填、分层夯实的要求，将直接影响回填土的质量，给建筑物特别是基础部分带来严重的安全隐患。
3.申请号为cn201310719634.8的一篇中国专利公开了一种测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法，本技术是针对该专利提出一种改进的测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种改进的测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法。
5.为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
6.一种改进的测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法，包括以下步骤：
7.步骤1、试样的采集与制备
8.采集足量的室外回填土，置于通风处晾干后碾散，过孔径为0.5mm的筛子制备成试样；
9.步骤2、测定试样的风干含水率w0和最大干密度ρ
max
10.对试样进行风干含水率w0及最大干密度ρ
max
的测定，并记录测定数据；所述最大干密度ρ
max
的单位为g/cm3；
11.步骤3、装样并测定试样土层沉降观测初始值h012.取足量试样均匀装入专用土壤淋滤试验仪内，静置1个小时后，测定专用土壤淋滤试验仪内试样土层沉降观测初始值h0；所述沉降观测初始值h0的单位为mm；
13.所述的专用土壤淋滤试验仪由玻璃圆桶、钢尺定位板、钢尺组成，玻璃圆桶用于盛放试样，玻璃圆桶的桶壁上至少有2条以上的刻度线，靠近底部的桶壁上至少有2个以上的出水口；所述钢尺定位板中间开有定位孔；测定试样土层的沉降量s时，将钢尺定位板搁置于玻璃圆桶口处，并使所述定位孔处于玻璃圆桶口的内部，将钢尺插入定位孔读数；所述的2条以上的刻度线和2个以上的出水口在玻璃圆桶上呈环向均匀分布；所述淋滤试验仪的底面积s0即为玻璃圆桶的横截面面积；
14.步骤4、淋水
15.关闭专用土壤淋滤试验仪的出水口，对试样土层进行均匀淋水至过饱和状态并记
录用水量；
16.步骤5、测定试样土层的沉降量并计算淋水后试样的干密度
17.打开专用土壤淋滤试验仪的出水口将试样土层中的水排出，测定试样土层的沉降量s并计算淋水后试样的干密度ρ
d
，第一次淋水初期加密观测，之后每隔1天测定一次，每隔n天对试样土层再次均匀淋水至过饱和状态；
18.试样土层的沉降量s按下式计算：
19.s＝s
t
‑
h020.式中：s
t
为淋水后试样土层沉降观测读数，单位为mm；
21.淋水后试样的干密度ρ
d
按下式计算：
[0022][0023]
式中：ρ
d
为淋水后试样的干密度，单位为g/cm3；
[0024]
m
s
为试样土颗粒的质量，单位为g；
[0025]
m0为试样的质量，单位为g；
[0026]
w0为试样的风干含水率，其为百分率；
[0027]
v
t
为淋水后试样土层的体积，单位为cm3；
[0028]
s0为淋滤试验仪的底面积，单位为cm2；
[0029]
h
t
为淋水后试样土层的高度，单位为cm；
[0030]
步骤6、试验的终止
[0031]
检验是否达到设定的试验终止条件，如果满足终止条件，试验结束；如果不满足终止条件，则返回步骤4，并重复步骤4～6，直至满足试验终止条件。
[0032]
其特征在于，
[0033]
在所述出水口位置的玻璃圆桶底部外围设有环状壳体，环状壳体的内腔与出水口连通，在环状壳体的内腔中设有环形阀体，在环状壳体侧部设有弧形槽孔，所述环形阀体侧部连接有拉杆，拉杆贯穿弧形槽孔设置，推拉拉杆能够使得拉杆在弧形槽孔中活动，进而可带动环形阀体于环状壳体中转动；在所述环形阀体上开设有多个穿孔，在与各个方位出水口相对应的环状壳体外部设有出水管，通过旋转环形阀体可使得出水口
‑
穿孔
‑
出水管对应连通；在所述钢尺定位板底部中心外围环形阵列设置有三组或四组定位卡座，定位卡座由外侧的弧形卡件a和内侧的弧形卡件b组成，所述弧形卡件a与弧形卡件b之间形成卡槽，当钢尺定位板放置定位在玻璃圆桶顶部时，玻璃圆桶顶部桶壁处于卡槽中；
[0034]
在与所述定位孔顶端的钢尺定位板上设有轴承，轴承的外圈底部固定连接在钢尺定位板上，在轴承的转动内圈中设有横梁，横梁上开设有供钢尺上下贯穿的矩形孔，所述钢尺穿设矩形孔可竖向进入到玻璃圆桶内；在轴承内圈顶部上设有l形的转动杆，转动杆的顶端沿轴承径向朝外设置，在处于玻璃圆桶内的钢尺底端两侧设有直条形的刮片。
[0035]
进一步地，为了避免土样的流出，在所述出水口处均设有滤网。
[0036]
进一步地，为了提高土样及细砂摊铺整平效率，在所述玻璃圆桶底部设有多个支撑脚座，在多个支撑脚座之间的玻璃圆桶底部设有振动电机；更进一步地，在所述支撑脚座内部还设置有减震弹簧。
[0037]
本发明改进的测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法至少包括了如下的有益效
果：
[0038]
本发明提供的技术方案可以通过模拟方式掌握室外回填土沉降量及干密度的变化规律，且试验方法简单，数据可靠，可以为提高室外回填土施工质量提供技术支持；
[0039]
通过对试验仪器的改进，可使得试验方法变得更为简便，能够达到对四个出水口同步实现开启及关闭，亦可实现土样以及中细砂的快速摊铺以及整平操作。
附图说明
[0040]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0041]
图1是实施例1试验方法的流程示意图；
[0042]
图2是实施例1的专用土壤淋滤试验仪正视图；
[0043]
图3是实施例1的专用土壤淋滤试验仪俯视图；
[0044]
图4是实施例2改进后的专用土壤淋滤试验仪正视图；
[0045]
图5是实施例2改进后的专用土壤淋滤试验仪俯视图；
[0046]
图6是实施例2改进后的专用土壤淋滤试验仪俯视图(出水口
‑
穿孔
‑
出水管对应连通)；
[0047]
图7是实施例2中环形阀体的立体结构简图；
[0048]
图8是实施例2中钢尺定位板的俯视图；
[0049]
图9是实施例2中轴承的俯视图。
[0050]
图中标记为：1、出水口；2、玻璃圆桶刻度线；3、玻璃圆桶；4、定位孔；5、钢尺；6、钢尺定位板；7、环状壳体；8、环形阀体；9、弧形槽孔；10、拉杆；11、穿孔；12、出水管；13、滤网；14、弧形卡件a；15、弧形卡件b；16、卡槽；17、轴承；18、横梁；19、矩形孔；20、转动杆；21、刮片；22、支撑脚座；23、振动电机。
具体实施方式
[0051]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0052]
实施例1
[0053]
一种测量土壤充分淋滤后沉降量的试验方法，包括以下步骤：
[0054]
步骤1、试样的采集与制备
[0055]
根据试验项目要求，取足量的室外回填土，回填土主要为粘性土或粉土，粒径不大于0.5mm；
[0056]
将上述室外回填土置于通风处晾干，并将风干的土样放在橡皮板上用木碾碾散；
[0057]
将碾散后的土样过孔径为0.5mm的筛子，充分拌匀后制备成为试样。
[0058]
步骤2、测定试样的风干含水率w0和最大干密度ρ
max
[0059]
根据《土工试验方法标准》(gb50123
‑
1999)的规定，测定试样的风干含水率w0和最大干密度ρ
max
，并记录测定数据。
[0060]
步骤3、装样并测定试样土层的沉降观测初始值h0[0061]
(1)选择专用土壤淋滤试验仪
[0062]
本实施例中的试验装置采用专用的土壤淋滤试验仪。如附图2、3所示，本实施例中该试验仪由玻璃圆桶3、钢尺定位板6、钢尺5组成。玻璃圆桶用于盛放试样，下述公式中淋滤试验仪的底面积s0即为玻璃圆桶的横截面面积。桶壁上有4条刻度线2，靠近底部的桶壁上有4个出水口1，4条刻度线和4个出水口在玻璃圆桶3上呈环向均匀分布；钢尺定位板6中间开有定位孔4。测量土体中部区域沉降时，将钢尺定位板6搁置于玻璃圆桶3口，钢尺5插入定位孔读数。
[0063]
(2)装样
[0064]
按附图2装好专用土壤淋滤试验仪，将出水口置于关闭位置；
[0065]
在试验仪底部放入两块ф49.8*10mm的透水石，并在其上覆盖一张直径为50cm的圆形滤纸；
[0066]
移开钢尺5和定位板6，取足量风干后的试样，称量后分层摊铺在试验仪内，每层20cm，共摊铺5层。摊铺时土样要用刮刀轻轻放入仪器内，每层土表面要用刮刀整平；
[0067]
摊铺完成后，在试样土层表面铺一层20mm厚的中细砂并整平，然后在砂层表面均匀覆盖一层土工布。
[0068]
(3)测定试样土层的沉降观测初始值h0[0069]
静置仪器1～2小时，待试样土层稳定后，将钢尺定位板搁置于玻璃圆桶口，钢尺沿定位孔轻放至试样表面，读出一组读数(其中试样中心点读一次，两侧各读一次)，若三次读数中最大值与最小值之差的绝对值小于0.1mm时，则取该组数据的平均值作为初始值；否则应对试样表面进行整平，直至三次读数中最大值与最小值之差的绝对值小于0.1mm，然后取三次读数的平均值作为初始值。
[0070]
步骤4、淋水
[0071]
关闭专用土壤淋滤试验仪的出水口，用花洒壶对试样均匀淋水至过饱和状态，此时试样充分浸湿，每次淋水均要记录用水量。
[0072]
步骤5、测定试样土层的沉降量并计算干密度
[0073]
打开出水阀，将试样土层中的水排出，按照步骤3(3)测定试样土层初始高度的方式测定一次试样土层的沉降量s并计算淋水后试样的干密度ρ
d
，第一次淋水后间隔0.5小时、0.5小时、1小时、1小时、2小时、2小时观测一次，之后每隔1天测定一次，考虑到粘性土的固结沉降需要较长时间，每隔7天对试样土层再次淋水至过饱和状态。
[0074]
试样土层的沉降量s按下式计算：
[0075]
s＝s
t
‑
h0[0076]
式中：s
t
为淋水后试样土层沉降观测读数，单位为mm；
[0077]
淋水后试样的干密度ρ
d
应按下式计算：
[0078][0079]
式中：ρ
d
为淋水后试样土的干密度(g/cm3)；
[0080]
ms为试样土层的质量(g)；
[0081]
m0为试样的质量(g)；
[0082]
w0为试样的风干含水率(％)；
[0083]
v
t
为淋水后试样土层的体积(cm3)；
[0084]
s0为淋滤试验仪的底面积(cm2)；
[0085]
h
t
为淋水后试样土层的高度，单位为cm；
[0086]
步骤5、试验的终止
[0087]
检验是否达到设定的试验终止条件，如果满足终止条件，试验结束；如果不满足终止条件，则返回步骤4，并重复步骤4
‑
6，直至满足试验终止条件。所述的试验终止条件为某次淋水后连续三次读数之差小于0.1mm或者试样的干密度ρ
d
已大于试样最大干密度ρ
max
的90％。
[0088]
本实施例某次淋水后，第一次读数为26.4mm，第二次读数为26.5mm，第三次读数为26.5mm，第四次读数为26.5mm,此时试验终止。
[0089]
试验终止后，进行试验数据整理与分析，并绘制出试样沉降量和干密度随时间变化的s
‑
t，ρ
d
‑
t曲线。
[0090]
实施例2
[0091]
基于上述实施例1，本实施例2对试验方法中的步骤3提出了一种改进方案，具体的，该方案是针对图2中的专用土壤淋滤试验仪的改进，由于试验装置在使用过程中存在诸多不方便的问题，例如：底部四个出水口1如何实现同步开启及关闭；再将试样倒入至试验仪的玻璃圆桶33中后，如何实现土样以及中细砂的快速摊铺以及整平。
[0092]
为了解决上述问题，如图4
‑
图7所示，在出水口1位置的玻璃圆桶3底部外围设有环状壳体7，环状壳体7的内腔与出水口1连通，在环状壳体7的内腔中设有环形阀体8，在环状壳体7侧部设有弧形槽孔9，环形阀体8侧部垂直连接有拉杆10，拉杆10贯穿弧形槽孔9设置，推拉拉杆10能够使得拉杆10在弧形槽孔9中活动，进而可带动环形阀体8于环状壳体7中转动；进一步地，在环形阀体8上开设有多个穿孔11，在与各个方位出水口1相对应的环状壳体7外部设有出水管12，通过旋转环形阀体8可使得出水口1
‑
穿孔11
‑
出水管12对应连通，进而可实现控制仪器内的水流出(结合图示中箭头的指向标示)。更进一步地，在上述出水口1处均设有滤网13。
[0093]
另外，如图8所示，在钢尺定位板6底部中心外围环形阵列设置有三组或四组定位卡座，定位卡座由外侧的弧形卡件a14和内侧的弧形卡件b15组成，弧形卡件a14与弧形卡件b15之间形成卡槽16，当钢尺定位板6放置定位在玻璃圆桶3顶部时，定位卡座与玻璃圆桶3连接，即弧形卡件a14连接在玻璃圆桶3外壁上，弧形卡件b15连接在玻璃圆桶3内壁上，玻璃圆桶3顶部桶壁处于卡槽16中，通过上述设计改进，能够较好地达到对钢尺定位板6的固定。
[0094]
承上述，如图9所示，在与定位孔4顶端的钢尺定位板6上设有轴承17，轴承17的外圈底部固定连接在钢尺定位板6上，在轴承17的转动内圈中设有横梁18，横梁18上开设有供钢尺上下贯穿的矩形孔19，钢尺穿设矩形孔19可竖向进入到玻璃圆桶3内；在轴承17内圈顶部上设有l形的转动杆20，转动杆20的顶端沿轴承17径向朝外设置，在处于玻璃圆桶3内的钢尺底端两侧设有直条形的刮片21，通过动作转动杆20旋转轴承17内圈，使得钢尺和刮片21旋转，以此达到刮片21对土样顶层的整平，操作简单方便。
[0095]
在玻璃圆桶3底部设有多个支撑脚座22，在多个支撑脚座22之间的玻璃圆桶3底部设有振动电机23，支撑脚座22内部设有减震弹簧(未示出)，通过振动电机23、支撑脚座22以及前述的刮片21设计，能够使得试样快速摊铺及整平。
[0096]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。