密度测量装置及采用此装置测量填石路基填料密度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种密度测量装置及采用此装置测量填 石路基填料密度的方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，路基的材质大多采用填石料。现有的填石料大多来源于通过爆破开 采出来的石料或其他弃石料，该类填石料具有粒径大、抗剪强度高、透水性强、空隙率大等 特点。填石料的压实原理是:摊铺完成后，填石料的内部较为松散;在外界作用力下填石料 的内部应力状态发生变化，从而导致填石料内部初应力平衡状态被打破，填石料中石料颗 粒克服颗粒间摩擦力发生相互移动(不断挤密靠近和彼此填充），从而使得填石料中的颗粒 进行重排，最后使得路基具有空隙小和密实度大的特征。
[0003] 为了确定路基碾压压实的效果，常使用填石料的密度作为反应碾压压实效果的重 要指标，压实度与现场实测的密度有着密切的联系。目前，现场测量路基密度的方法主要 有：（1)环刀法:一种破坏性量测方法，优点是:设备简单，使用方便;缺点是:环刀打入土中 时产生的应力使土松动，壁厚时产生的应力较大;主要用于测定不含骨料的粘性土的密度， 而不适用于大粒径填石路基的测量(操作难度大）；（2)灌砂法:一种破坏性量测方法，它适 用于细粒土、中粒土的密度测定；（3)灌水法:首先将塑料薄膜沿环套内壁及地表铺好，在注 入水后测量其体积和称取开挖坑内填料的质量，计算其密度，此方法主要适用于现场测定 粗粒土和巨粒土密度，且需要开挖破坏原有路基结构，挖坑取填料后坑壁稳定性难以保证， 后续量测取填料体积较为困难。
[0004] 综上所述，急需一种装置结构精简、使用方便且实用性强的填石路基填料密度的 测量装置和测量方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一目的在于提供一种结构精简、测量精准度高且使用方便的密度测量 装置，具体技术方案如下：
[0006] -种密度测量装置，包括无上盖且为立方体结构的箱体、设置在所述箱体底部内 壁上的多个土压力盒、设置在所述箱体外且与所有所述土压力盒连接的用于读出所有所述 土压力盒数据的测试仪以及单独设置的用于称取重量的称量部件。
[0007] 以上技术方案中优选的，所述箱体为正方体或长方体结构。
[0008] 以上技术方案中优选的，所述土压力盒为分布成田字形的9个。
[0009] 以上技术方案中优选的，所述土压力盒的数量为5个，四个所述土压力盒以一个所 述土压力盒为圆心均布在其四周，处于圆心位置的所述土压力盒设置在所述箱体的底部中 心位置。
[0010] 以上技术方案中优选的，所述土压力盒的数量为10个，所有所述土压力盒平行排 列第一行、第二行以及第三行，其中所述第一行和第三行关于第二行所在的竖直面对称设 置;所述第一行和所述第三行分别包括三个所述土压力盒，所述第二行包括四个所述土压 力盒，且同一行相邻两个所述土压力盒之间的距离与相邻两行之间的距离均相等。
[0011]以上技术方案中优选的，所述土压力盒的数量为11个，所有所述土压力盒平行排 列第一行、第二行以及第三行，其中所述第一行和第三行关于第二行所在的竖直面对称设 置;所述第一行和所述第三行分别包括四个所述土压力盒，所述第二行包括三个所述土压 力盒，且同一行相邻两个所述土压力盒之间的距离与相邻两行之间的距离均相等。
[0012] 以上技术方案中优选的，所有所述土压力盒均通过电线与测试仪连接，所述箱体 的内壁上还设有用于保护所述电线的保护组件。
[0013] 以上技术方案中优选的，所述土压力盒为电阻应变式土压力盒;所述称量部件为 地镑;所述箱体的材质为钢材。
[0014] 应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
[0015] (1)本发明的箱体包括无上盖且为立方体结构的箱体、设置在所述箱体底部内壁 上的多个土压力盒、设置在所述箱体外且与所有所述土压力盒连接的用于读出所有所述土 压力盒数据的测试仪以及单独设置的用于称取重量的称量部件。整体结构精简;通过箱体 确定填石料的体积，通过称量部件获得相关重量，再通过测试仪获得静土压力值，经过计算 后得到碾压遍数与路基用填料的密度之间的关系曲线以及路基用填料的密度与静土压力 值之间的关系曲线图，精准度高，无破坏性，且记录的数据便于查阅；此方法不受填石料粒 径大小的限制，适合粒径小于50厘米的填石料，实用性强。
[0016] (2)本发明中所述箱体为正方体或长方体结构，既能满足便于确定箱体的体积，同 时也能满足制作方便的要求，实用性强。
[0017] (3)本发明中土压力盒在箱体中的布置方式有多种，优选以下几种:第一种，所述 土压力盒为分布成田字形的9个;第二，所述土压力盒的数量为5个，四个所述土压力盒以一 个所述土压力盒为圆心均布在其四周，处于圆心位置的所述土压力盒设置在所述箱体的底 部中心位置;第三，所述土压力盒的数量为10个，所有所述土压力盒平行排列成第一行、第 二行以及第三行，其中所述第一行和第三行关于第二行所在的竖直面对称设置;所述第一 行和所述第三行分别包括三个所述土压力盒，所述第二行包括四个所述土压力盒，且同一 行相邻两个所述土压力盒之间的距离与相邻两行之间的距离均相等；第四，所述土压力盒 的数量为11个，所有所述土压力盒平行排列成第一行、第二行以及第三行，其中所述第一行 和第三行关于第二行所在的竖直面对称设置;所述第一行和所述第三行分别包括四个所述 土压力盒，所述第二行包括三个所述土压力盒，且同一行相邻两个所述土压力盒之间的距 离与相邻两行之间的距离均相等。安装和拆卸方便，确保不同规格箱体采用不同排列方式 时所测得的静土压力值精准度均非常高，实用性强。
[0018] (4)本发明中所有土压力盒均通过电线与测试仪连接，所述箱体的内壁上还设有 用于保护所述电线的保护组件;所述土压力盒为电阻应变式土压力盒;所述箱体的材质为 钢材。部件容易获得，且整套装置的使用寿命长。
[0019] 本发明的第二目的在于提供一种采用上述密度测量装置测量填石路基填料密度 的方法，具体技术方案如下：
[0020] 包括以下步骤：
[0021 ]步骤一:碾压遍数的确定，具体为：
[0022] a、将密度测量装置中的箱体放置在试验场地中央并保证其平整；
[0023] b、将箱体内填入路基用填料至路基用填料上表面高于箱体的上缘，利用全站仪测 量路基用填料上表面的高程；
[0024] c、进行第i次碾压，其中，i为大于等于1的自然数；
[0025] d、若碾压后路基用填料上表面低于箱体的上缘，清空箱体并增加路基用填料的用 量，返回步骤b，且将i重设为1;
[0026] 若碾压后路基用填料上表面高于箱体的上缘，用全站仪测量第i次碾压面的高程 Hi并做好记录；
[0027]当第i次碾压面的高程出与第i-Ι次碾压面的高程Ηκ差值大于等于5mm时，i = i+ 1，重复步骤c;
[0028] 当第i次碾压面的高程出与第i-1次碾压面的高程Ηκ差值小于5mm时停止碾压，即 得碾压遍数为i;
[0029] 步骤二:将布置好土压力盒的空箱体内填满路基用填料，确保路基用填料和箱体 上边缘齐平;采用称量部件称取箱体和路基用填料的总重量以及读取土压力盒的初始读数 并记录，计算碾压前路基用填料的密度并记录；
[0030] 步骤三:增加一定量的路基用填料，使得路基用填料的上表面高于箱体的上沿；
[0031] 步骤四：采用压路机对试验场进行第j次碾压，其中j为大于等于1且小于等于i的 自然数;除去箱体上方多余的路基用填料保证箱体内路基用填料和箱体上边缘齐平，记录 静土压力值，采用称量部件称取箱体和其内部路基用填料的总重量，计算碾压后的路基用 填料的密度并记录；
[0032] 步骤五：j = j+l，重复步骤三；
[0033] 步骤六:绘制碾压遍数与路基用填料的密度之间的关系曲线以及路基用填料的密 度与静土