[发明专利]一种天然黄土节理平均开度的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种天然黄土节理平均开度的测量装置及方法，包括托盘、容砂瓶、试样筒和连接管；试样筒和容砂瓶均为一端开口大一端开口小的柱状筒；试样筒开口小的一端朝上的放置在托盘内；试样筒开口小的一端与容砂瓶开口小的一端通过连接管连接；试样筒和容砂瓶在同一纵轴线上。本发明与传统灌砂法相结合，仪器设备简单、试验材料易得，操作方法通俗易懂，绿色环保，具有较好的经济效益；设备携带方便、取材容易可用于野外操作，为量测节理平局开度提供了新思路，在工程上具有较好的使用及推广价值。

技术领域

本发明属于黄土参数测量技术领域，特别涉及一种天然黄土节理平均开度的测量装置及方法。

背景技术

黄土节理是黄土形成后经过内外应力作用和新构造形成的空隙，广泛存在于黄土高原地区，它的存在对黄土的特性有着不可忽视的影响。节理渗流是黄土地区隧道、窑洞、山体、公路边坡稳定性的重要影响因素，节理平均开度是影响节理渗流的重要因素，因此探索一种简洁、经济、实用的方法获得节理平均开度具有较高的实际意义和工程价值。

目前获得天然节理平均开度的办法主要有两类。一类是通过量测节理面各点的凸起高度后经过运算得到平均开度，如千分表法；该类方法主要有两大缺点，一是每一个节理都需要测量大批数据以保证精度，工作量太大，二是该方法易造成黄土节理表面的损坏。另一类是通过扫描获得节理的表面形态结合计算机软件获得平均开度，该方法虽有较高精度，但价格较高，大多机构无力配备此类系统。随着人们对节理渗流问题研究的不断深入，如何简洁、经济的获得黄土天然节理平均开度成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然黄土节理平均开度的测量装置及方法，以解决现有技术测量黄土节理平均开度中精度低，工作量大，成本高等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种天然黄土节理平均开度的测量装置，包括托盘、容砂瓶、试样筒和连接管；试样筒和容砂瓶均为一端开口大一端开口小的柱状筒；试样筒开口小的一端朝上的放置在托盘内；试样筒开口小的一端与容砂瓶开口小的一端通过连接管连接；试样筒和容砂瓶在同一纵轴线上。

进一步的，连接管上设置有阀门，连接管与试样筒之间为螺纹连接，容砂瓶中预置有细砂。

进一步的，一种基于天然黄土节理平均开度的测量装置的测量方法，所述天然黄土节理平均开度的测量装置包括托盘、容砂瓶、试样筒和连接管；试样筒和容砂瓶均为一端开口大一端开口小的柱状筒；试样筒开口小的一端朝上的放置在托盘内；试样筒开口小的一端与容砂瓶开口小的一端通过连接管连接；试样筒和容砂瓶在同一纵轴线上；连接管上设置有阀门，连接管与试样筒之间为螺纹连接；

所述天然黄土节理平均开度的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)取含有天然黄土节理的标准三轴试样，用游标卡尺分别量测节理的上下宽度及高度，获得天然黄土节理的平面面积；

2)将含节理土体放入试样桶中，同时在容砂瓶中装入足量的细砂，此时保持阀门处于关闭状态；

3)将阀门慢慢打开，使细砂从容砂瓶中匀速流入试样桶，待细砂灌满试样桶后关闭阀门；此时试样筒的容积等于土样与砂子体积之和，此砂的体积即为T₁；从螺纹连接处将容砂瓶取下，将剩余细砂从容砂瓶中全部倒出；

4)缓慢提升试样桶，使细砂全部流入托盘中，将托盘中的细砂全部倒入清理后的容砂瓶；用粘性薄膜将含节理土样包裹，将包裹后的土体放入试样桶并连接好测量装置；

5)缓慢打开阀门使细砂匀速流入试样桶，细砂灌满试样桶后，将容砂瓶中的细砂倒入量筒中；此时试样桶的容积等于土体体积、节理空腔体积和砂体积之和，此砂的体积即为T₂；量测所剩细砂的体积，该体积为T₁、T₂的体积之差，即节理的空腔体积，节理的空腔体积与节理的平面面积的比值即为节理的平均开度。