[发明专利]测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置

说明书

本发明提供了一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置，该装置包括：试验模具；试样环，置于试验模具中，用于放置测量干湿循环胀缩变形量的土样；上部透水石，置于试样环上方，用于向土样注水以进行土样膨胀试验；下部透水石，置于试样环下方，用于排出注入土样的多余水分；加热部件，置于试验模具外围，用于对膨胀试验后得到的膨胀土样进行加热，以使膨胀土样干燥失水进行土样收缩试验；测量部件，置于上部透水石上方，用于测量经上部透水石向土样进行注水时所产生的土样膨胀变形量，和/或，测量经加热部件加热膨胀土样所产生的土样收缩变形量。采用本发明提供的装置，能够更加精确地评价土样的吸水膨胀性和失水收缩特性。

技术领域

本发明涉及公路建设领域，特别是涉及一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验方法及装置。

背景技术

黑棉土是在东部非洲广泛分布的一种以蒙脱石、伊利石等粘土矿物为主要成分的特殊粘土，具有裂隙性和超固结性，遇水剧烈膨胀，失水则会产生较大收缩，导致修筑在黑棉土的构筑物产生开裂等破坏，造成极大的安全问题和经济损失。尤其在反复干湿循环条件下，黑棉土地基或路基会产生剧烈的膨胀和收缩的反复变形，使建筑物或构筑物产生极大的附加应力，当超过材料的抗拉强度时，建筑物或构筑物产生开裂。

通常情况下，修筑在黑棉土路基上的建筑物或构筑物有两种破坏模式。当大气降雨时，建筑物或构筑物外边界处的黑棉土的含水量增加，发生膨胀变形，但是由于黑棉土的低渗透性，建筑物或构筑物路基范围内的黑棉土含水量稳定，不发生变形，造成建筑物或构筑物路基结构两边翘起。当大气蒸发失水时，建筑物或构筑物外边界处黑棉土由于失水而收缩，建筑物或构筑物路基范围内的黑棉土则不发生变形，从而导致建筑物或构筑物中间拱起。无论哪种破坏模式，由于路基存在基底脱空，在外部荷载作用下都会产生较大的附加应力，从而导致路基结构产生开裂。黑棉土作为地基或路基填料，直接受大气作用影响，而大气降雨和蒸发具有周期性，因此如何评价大气营力作用下黑棉土反复胀缩特性具有重要意义。

现有技术中，现有的试验方法只能分别评价黑棉土的膨胀性和自由收缩特性，即黑棉土的胀缩性是分开测量的，其中，无荷膨胀率或有荷膨胀率试验用于测量黑棉土的膨胀性，自由收缩试验用于测量黑棉土的收缩性，因此，不能反映黑棉土在大气降雨-蒸发作用下的反复胀缩特性，进而无法判断黑棉土是否可以作为地基或路基填料，并制定相应的处治措施。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置及方法。

基于本发明的一个方面，提供了一种测量土样干湿循环胀缩变形量的试验装置，该装置包括：

试验模具；

试样环，置于所述试验模具中，用于放置测量干湿循环胀缩变形量的土样；

上部透水石，置于所述试样环上方，用于向所述土样注水以进行土样膨胀试验；

下部透水石，置于所述试样环下方，用于排出注入所述土样的多余水分；

加热部件，置于所述试验模具外围，用于对膨胀试验后得到的膨胀土样进行加热，以使所述膨胀土样干燥失水进行土样收缩试验；

测量部件，置于所述上部透水石上方，用于测量经所述上部透水石向所述土样进行注水时所产生的土样膨胀变形量，和/或，测量经所述加热部件加热所述膨胀土样所产生的土样收缩变形量。

可选地，所述装置还包括：

试模外环，置于所述试样环的上方且固定于所述试验模具的底板，以使所述土样沿所述试样环的轴向方向膨胀或收缩。

可选地，所述装置还包括：

排水阀，置于所述试验模具的底板，位于所述下部透水石下方，用于排出经所述下部透水石排出的所述土样的多余水分。