一种测试膨胀土CBR及膨胀力的多功能CBR筒的制作方法

本实用新型涉及土工试验领域，特别涉及一种测试膨胀土cbr及膨胀力的多功能cbr筒。

背景技术：

膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物成分蒙脱石、伊利石和高岭石组成，同时具有吸水显著膨胀和失水收缩干裂两种特性，且具有湿胀干缩反复变形的高塑性粘。工程界常常称之为灾害性土，也有学者戏称其为“工程癌症”。虽然膨胀土的强度是比较高，在填筑时能够满足要求，但在运营使用过程中经历干湿循环后，由于膨胀土的胀缩性的影响，使表层土体疏松，强度急剧降低，造成土体表面的浅层滑塌，当浅层的膨胀土滑塌后，深层的土体暴露在自然环境中，在干湿循环的作用下，暴露的深层土体再次产生浅层的滑塌，如此循环，整个膨胀土边坡经过若干次干湿，慢慢的一层一层的剥烛，最终导致整个边坡的丹塌。因此，膨胀土常作为弃方废弃，不仅造成浪费和水土流失，而且影响周边环境。

cbr是公路路基材料的力学性能指标之一，因其受土质、含水量、压实度、浸水时间等诸多因素的影响，其计算标准的采用对公路使用效果的影响较大，给公路设计与施工带来很多不确定因素和问题。依据《公路土工试验规程》jtge40-2007，贯入深度为2.5mm(或5mm)时的单位压力与标准压力之比作为待测材料的承载比(cbr)。

现有测试方法的不足：

1、现有测试方法需要让膨胀土cbr试样饱水96h，由于重塑膨胀土渗透系数极低，其内部的含水量分布极不均匀，含水率由上至下呈现逐渐减小的趋势，达到一定深度后试样含水量分布呈现较为稳定的态势，故现有方法不能准确反应含水量分布情况；2、考虑到实际工程场地中，路基结构除受竖向动水压力作用外，还受侧向动水压力的作用，而现有测试方法仅模拟了竖向动水压力作用，故得到的实验数据不能真实反应实际情况。3、膨胀土具有很强的吸水性，遇水后强度大幅度降低，经试验饱水96h后，表层土已经完全膨胀、松散或呈流塑状，毫无强度，此时测定的cbr值不具代表性。4、目前土工试验分类明确，不同的试验需要借助不同的试验仪器，浪费了资源，试验误差大，因此有必要提出一种合理的用于测试膨胀土的cbr及膨胀力的装置。

技术实现要素：

本实用新型针对《公路土工试验规程》jtge40-2007中浸泡后含水量不均匀误差造成的试验结果不准确、水渗流作用方向与实际情况不一致，以及试验仪器功能单一的问题，提供一种测试膨胀土cbr及膨胀力的多功能cbr筒。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种测试膨胀土cbr及膨胀力的多功能cbr筒，包括固定系统、试验系统、以及精准测试系统；

所述的固定系统包括底座、仪表支架；

进一步地，底座包括底盘、支撑钢柱，其中，底盘包括内圈和外圈，内圈为凹形圆盘，凹形圆盘上均匀布置底盘透水孔，外圈上对称布置两根支撑钢柱；

进一步地，仪表支架包括仪表支架底座，仪表支架钢柱，横撑，仪表支架底座与底座通过支撑钢柱栓接；

所述的试验系统包括试筒及多孔板，

进一步地，试筒安装在底盘的凹形圆盘上，试筒包括上部试筒、中部试筒、底部试筒三层，每个试筒均由两个半圆环组成；试筒侧壁有均匀分布的试筒透水孔；

进一步地，多孔板上均匀布置多孔板透水孔，多孔板中心设置传力杆；

所述的精准测试系统包括环形测力计、膨胀力传感器、千分表、液晶显示板；

进一步地，环形测力计分别套在三个试筒中部，环形测力计上布置膨胀力传感器；进一步地，千分表底部与传力杆顶部接触，千分表通过横撑固定于仪表支架钢柱，液晶显示板固定于仪表支架钢柱，液晶显示板用于显示cbr及膨胀率。

有益效果

本实用新型能够解决传统试验试样内部含水率不均匀、真实模拟动水压力的作用方向的问题，与路基所处的实际场景贴合，并且解决试验仪器资源浪费，试验误差大的问题，可以达到“一试样多试验”的效果，节约时间成本，提高试验准确度，减小读数误差。

附图说明

图1为本实用新型一种测试膨胀土cbr及膨胀力的多功能cbr筒示意图；

图2为本实用新型底座示意图；

图3为本实用新型上部、中部、底部试筒示意图

图4为本实用新型多孔板示意图；

图5为本实用新型仪表支架示意图

图6为本实用新型环形测力计示意图。

图中，1-仪表支架底座，2-仪表支架钢柱，3-横撑，4-液晶显示板，5-千分表，6-传力杆，7-多孔板，8-多孔板透水孔，9-上部试筒，10-中部试筒，11-底部试筒，12-试筒透水孔，13-环形测力计，14-膨胀力传感器，15-支撑钢柱，16-底盘，17-底盘透水孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。以下实施例将有助于本领域技术人员进一步理解本实用新型。应当指出的是，对本领域技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

利用本装置可以进行如下实验：

实验准备：制样

试验前，检查仪器的各零件是否完好无损，将cbr试筒安装在固定系统上，应当注意的是，三层试筒应错缝组装，以上部试筒和中部试筒为例说明错缝连接结构：上部试筒下缘内侧设有5mm高、2mm厚的凹槽，中部试筒上缘内侧设有5mm高、2mm厚凸起。按照《公路土工试验规程》jtge40-2007制样。将圆形滤纸置于试件表面，顶部放置多孔板及载荷板，安装千分表、环形测力计，千分表底部与多孔板传力杆顶部接触，具体请参阅图1-6。

实验一：膨胀量试验

将试筒放在水槽中，水槽水面高出试件顶面以上25mm，浸泡96h。浸泡前记录千分表的数值为l1，浸泡96h后千分表的数值为l2，计算得出泡水前后时间的高度变化，并通过下式计算试件的膨胀量q：

实验二：膨胀力试验

泡水过程中，液晶显示板每隔30min输出一次膨胀力传感器得到的膨胀力值，并储存。通过数据导出可以分析泡水过程中，膨胀土膨胀过程膨胀力的变化曲线。

实验三：贯入试验，用于解决传统检测方法存在的内部含水量分布不均匀，含水率由上至下呈现逐渐减小的问题。

首先对第一层(即上部试筒)进行贯入试验，记录单位压力p1；然后拆除最上面试筒，削平上部试筒内的土体，继续对中部试筒进行贯入试验，记录单位压力p2；最后拆除第二层试筒，削平中部试筒内的土体，继续对下部试筒进行贯入试验，记录单位压力p3。

贯入量为2.5mm时，每一层的cbr的计算公式如下：

贯入量为5mm时，每一层的cbr的计算公式如下：

计算整体cbr，即取三层cbr的均值作为整体cbr，这样可以更加准确的反应实际情况，具体如下：