一种坡面密实度灌水法试验装置及其试验方法与流程

本发明涉及土木岩土工程检测，更具体地说，它涉及一种坡面密实度灌水法试验装置及其试验方法。

背景技术：

1、目前，土木工程中的土方的填筑碾压做为最普遍广泛的工程项目，为控制填筑质量施工中需要经常性对填筑碾压土方的干密度进行试验检测，无粘性土的干密度试验主要采用灌砂法和灌水法试验，现行《土工试验方法标准》(gb/t-50123-2019)中规定的以上两种原位试验均需在一个水平平台操作，对于大量无粘性土斜坡面(如：土石坝、堤防、渠道、公路等土方工程的砂砾石边坡及垫层)的试验检测则比较困难，在斜坡面做干密度试验时通常在坡面上开凿一个试验平台再进行试验，开挖量及对坡面土体的扰动较大，而对于厚度较小的斜坡垫层几乎无法进行此类试验。现行的试验标准亦缺少适合在无粘性土边坡上进行干密度检测试验，并填补现行试验中存在的问题和不足的试验装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种坡面密实度灌水法试验装置及其试验方法，该装置和方法结构合理、性能可靠、且操作方便，试验结果准确，对原位坡面扰动影响较小，适合对无粘性土斜坡进行较准确的灌水法干密度检测试验，弥补了现行对无粘性土斜坡干密度检测存在的困难和问题。可为土木岩土工程中无粘性土斜坡面的原位干密度检测提供准确、便捷、可行的试验装置和方法。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种坡面密实度灌水法试验装置，包括斜面套筒、稳定支架、坡度测量仪及其他通用试验设备塑料薄膜、储水桶、台秤、铲土工具等，所述斜面套筒共有1:1、1:2、1:4和水平四种倾角斜面，每种所述斜面套筒有φ25cm、φ30cm两种筒径型号。

3、通过采用上述技术方案，采用与坡面倾角匹配的斜面套筒并在斜坡面上直接开挖相应尺寸的试坑，斜面套筒对齐试坑通过稳定支架的支撑作用稳定放置于坡面上，同时保证灌水试验时斜面套筒在不对称的水压力作用下保持稳定，稳定支架与斜面套筒通过筒壁上卡托卡嵌连接，另一端支脚钉入坡面；通过角度测量仪测量斜面套筒上口面倾斜角度来换算套筒上口未充满水的楔形体积，对试坑内的灌水量进行准确计量，保证坡面密实度灌水法试验结果的准确性。

4、一种坡面密实度灌水法试验装置的试验方法：利用坡面密实度灌水法试验装置对斜坡面上的无粘性土干密度进行灌水法试验的步骤如下：

5、s1.选用与坡度匹配的斜面套筒，在需要测定压实干密度的坡面上直接开挖与斜面套筒尺寸匹配的试坑，将试坑内挖取的土样装入盛土容器称取土样总质量m，并取试样测定含水量ω；

6、s2.将斜面套筒对齐放置于挖好的坡面试坑上方，斜面套筒的斜面与坡面倾斜方向保持一致，利用稳定支架将斜面套筒稳定在倾斜的坡面上；

7、s3.将塑料薄膜沿试坑壁及斜面套筒内壁紧密相贴，向塑料薄膜中注水至水面与斜面套筒边缘最低处齐平并记录注水总量v0；使用坡度测量仪测量斜面套筒上平面的倾斜角度α，计算得出斜面套筒内上部未充满水的楔形体容积v2；

8、s4.由注水总量v0减去已知斜面套筒的容积v1，加上套筒上部未充满水的楔形体容积v2，计算得出试坑容积v，即v＝v0-(v1-v2)；结合试坑挖出土样总质量m及含水量ω即可计算出斜坡的压实密度ρ0和干密度ρd，即ρ0＝m/v，ρd＝ρ0/(1+ω)。

9、通过采用上述技术方案，采用斜面套筒与坡面倾角相吻合,无需在坡面上开凿试验平台,可直接开挖试坑进行灌水法试验，让采用灌水法测定斜坡的压实密度更加可行便捷,提高了试验的效率，减少了试验过程中的挖土量和对坡面的扰动，斜面套筒通过稳定支架稳定在斜坡面上，稳定支架作用在斜面套筒筒壁三分之一处的卡托上，即保证斜面套筒不沿坡面滑动，同时可抵消灌水试验时作用在斜面套筒内壁的不对称水压力，防止斜面套筒的倾倒，确保试验装置的稳定，试坑及斜面套筒内灌水至与上口面低点齐平后中，使用角度测量仪对斜面套筒上口面的倾斜角度进行测量来换算套筒上口未充满水的楔形体积,通过扣除这部分未充满水的楔形体积以正确计量试坑体积，保证坡面压实密度试验测定结果的准确性，角度测量精度为±1°换算影响干密度结果±0.05％以内，满足规范干密度精度0.01g/cm3要求。

10、综上所述，本发明具有以下有益效果：

11、1.试验通过斜面套筒结构使斜坡上的灌水试验变得简便可行，适用无粘性土斜坡的干密度试验检测；

12、2.试验装置和方法相比现行标准的灌砂灌水法试验，不需在斜坡上开凿试验平台，提高了试验效率，减少了对填筑斜坡面的扰动影响；

13、3.试验装置使用稳定支架方式来支撑坡面上的斜面套筒，支架卡嵌作用在套筒外壁一定高度(1/3～1/2高度)的卡托处，可同时避免套筒在斜面上的下滑和灌水后套桶内的不平衡水压力造成的倾倒，操作方便，性能可靠；

14、4.试验中套筒一定倾斜状况下使得灌水后套筒上口面不能充满的部分，通过坡度测量仪对套筒上口面倾角进行测量换算未充满部分楔形体体积，确保试坑体积计量的正确性，保证了试验检测结果的准确性。

15、5.本发明用于提供一种无粘性土斜坡面的干密度检测灌水法试验装置和方法，用于在现场工地野外环境下对无粘性及粗粒土体的斜坡面进行干密度试验检测，该装置和方法结构合理、性能可靠、且操作方便，无需在坡面上开凿试验平台后再进行试坑开挖，对原位坡面扰动影响较小，适合对无粘性土及粗粒土斜坡进行较准确的灌水法干密度检测试验，应用范围广，试验数据获取方便准确。

技术特征：

1.一种坡面密实度灌水法试验装置，其特征是：包括斜面套筒(1)、稳定支架(2)、坡度测量仪(3)、塑料薄膜(4)、储水桶、台秤和铲土工具，所述斜面套筒(1)共有1:1、1:2、1:4和水平四种倾角斜面，每种所述斜面套筒(1)有φ25cm、φ30cm两种筒径型号。

2.一种坡面密实度灌水法的试验方法，其特征是：利用坡面密实度灌水法试验装置对斜坡面上的无粘性土干密度进行灌水法试验的步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种坡面密实度灌水法试验装置及其试验方法，涉及土木岩土工程检测技术领域，其技术方案要点是：在斜坡面上开挖试坑，将坑内试样装入容器称重并测定含水；将斜面套筒放置于试坑上方并使套筒斜面与坡面倾斜方向一致，将坡面稳定支架一端卡嵌在套筒外壁，另一端支架钉入坡面基土；将薄膜沿试坑壁及套筒内部紧密相贴，向薄膜中注水并记录注水量，测量套筒上平面的倾斜角度，计算试坑容积，计算坡面密度和干密度。本发明可方便精确地对斜坡面的无粘性土压实干密度进行灌水法试验，无需在坡面上开凿试验平台后再进行试坑开挖，减少了坡面灌水法试验的开挖工作量及对斜坡面扰动，大大提高了无粘性土坡面密实度灌水法试验的可行性和效率。

技术研发人员：蔡峰,关东海,马爱华,李波,哈斯叶提,王平
受保护的技术使用者：新疆水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15