[发明专利]一种黄土湿陷系数测量设备及其测量方法

权利要求书

1.一种黄土湿陷系数测量设备，包括反力架、立式油压千斤顶、对中承压板、传力杆、底部承压板和观测设备，其特征在于：所述反力架包括反力横梁、立柱、螺旋钢桩，所述立式油压千斤顶型号为QYL10T,并带有液压表，由液压表率定曲线上压力表读数与千斤顶顶出力的关系曲线可查得轴向力大小，所述对中承压板的四角安装有气泡水平仪，底部中心具有圆柱形对中环，通过四个气泡水平仪的气泡居中情况，微调传力杆角度，使传力杆与探井底部水平面垂直，所述对中承压板的上表面中心具有对中参照刻度线，所述对中参照刻度线由多个同心圆环刻度线和中心十字刻度线组成，立式油压千斤顶以所述对中参照刻度线为参照，使立式油压千斤顶的顶轴中心线与对中承压板中心对齐,所述传力杆包括顶部传力杆和中间传力杆，顶部传力杆插入对中承压板底部的圆柱形对中环内，实现与对中承压板的对中，所述圆柱形对中环与顶部传力杆的顶部尺寸匹配，刚好可以使顶部传力杆插入其中，所述底部承压板上部具有第二凹螺纹孔，中间传力杆的凸螺纹连接端与第二凹螺纹孔拧紧后即组装在一起，所述观测设备包括数字水准仪及其配套使用的铟钢标尺，所述数字水准仪型号为索佳SDL1X，所述铟钢标尺型号为BIS30A，量程为1米，所述铟钢标尺通过标尺套箍固定在传力杆上。

2.根据权利要求1所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述反力横梁的反力横梁主体横截面为矩形，高宽比为1.5到3，所述反力横梁具有端部扩大头，端部扩大头上开有螺栓孔，所述立柱端部具有与反力横梁的端部扩大头螺栓孔位置和尺寸匹配的螺栓孔，二者通过高强度螺栓连接在一起，所述立柱底端与所述螺旋钢桩采用螺栓连接，所述螺旋钢桩通过机械旋转入土中，具有极大的抗拔力，试验过程中可有效抵抗立式油压千斤顶的顶升力。

3.根据权利要求2所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述顶部传力杆的顶部为实心，侧壁上具有一个注水口，从注水口位置到顶部传力杆的底端，其中间为空心，将注水口与水源连接，可通过传力杆向探井内浸水，顶部传力杆的底端具有凸螺纹连接端，所述中间传力杆的顶部具有第一凹螺纹孔，杆中间为空心，便于向探井内浸水，底部具有凸螺纹连接端，所述顶部传力杆的凸螺纹连接端与所述中间传力杆的第一凹螺纹孔相匹配，所述中间传力杆的凸螺纹连接端和第一凹螺纹孔相匹配，可实现多根中间传力杆的组装拼接，直到拼接至探井底部。

4.根据权利要求3所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述底部承压板底面形状为圆形或方形，底面面积根据规范建议，取0.5平方米，若为圆形则底面直径为79.8厘米，若为方形则底面边长为70.7厘米，所述底部承压板的上部形心处具有第二凹螺纹孔，所述第二凹螺纹孔与所述中间传力杆的凸螺纹连接端相匹配，所述底部承压板的中间具有透水石，可减小水压力，防止传力管中的水冲刷探井内的黄土，底部承压板的底部具有围绕形心对称分布的圆形透水孔，透水孔直径为二到五毫米，以保证向探井内浸水时水流足够小，避免水流冲刷作用增大试验误差。

5.根据权利要求4所述的一种黄土湿陷系数测量设备，其特征在于：所述标尺套箍包括固定槽、固定环、紧固螺栓孔及配套螺栓，所述固定槽形状与铟钢标尺端部形状相匹配，扣在铟钢标尺的两端可固定铟钢标尺，为减轻固定槽造成铟钢标尺端部的磨损掉漆，固定槽内边缘可用胶水粘贴一层薄橡胶膜，所述固定环与传力杆尺寸相匹配，采用具有一定柔性的金属材料低碳钢制成，在所述紧固螺栓孔的配套螺栓与螺母拧紧过程中，标尺套箍紧紧地紧固在传力杆上，从而将铟钢标尺固定在传力杆上。

6.一种使用权利要求5所述的黄土湿陷系数测量设备测量黄土湿陷系数的方法，其特征在于，由以下步骤组成：

(1)根据工程现场所需要测量区域，进行试验方案设计，确定测量点的数量和位置，并设计测量点的测试顺序和测量深度；

(2)在所需测量的点，根据测点相对位置安装反力架的螺旋钢桩，根据测量点所需测量深度开挖探井，探井边长或直径应为底部承压板边长或直径的3倍，探井底部铺设10到15毫米厚的粗、中砂找平，最后安装反力架的立柱和反力横梁；

(3)将底部承压板的第二凹螺纹孔与中间传力杆的凸螺纹连接端对齐并拧紧，并逐节接长中间传力杆，直至接长到探井底部，安装顶部传力杆，然后在传力杆上安装第一个标尺套箍，安装好后把铟钢标尺插入标尺套箍的固定槽内，再将第二个标尺套箍套在传力杆上，沿传力杆移动标尺套箍，使其固定槽倒扣住铟钢标尺的上端，然后拧紧固定环上的螺栓和螺母，即达到对铟钢标尺的固定；

(4)将对中承压板的对中环对准顶部传力杆的顶部，套在顶部传力杆上，微调传力杆的方向，使对中承压板四个角上的气泡水平仪的气泡居中，将立式油压千斤顶对准对中承压板顶部的对中参照刻度线，安放在对中承压板上；

(5)加载前，根据每级底部承压板加载压力乘以底部承压板面积计算出每级加载所需轴向压力，然后由立式油压千斤顶的液压表率定曲线上压力表读数与千斤顶顶出力的关系曲线，用插值法反算出这些轴向压力对应的液压表压力，每级加载时，根据所需液压表压力顶升立式油压千斤顶，当达到所需压力时即停止该级加载，每隔一定时间，利用数字水准仪测读记录下沉量，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)规定，每级加压增量不宜大于25kPa，试验终止压力不应小于200kPa，每级加压后，按每隔15、15、15、15min各测读1次下沉量，以后为每隔30min观测1次，当连续2h内，每1h的下沉量小于0.10mm时，认为底部承压板下沉已趋稳定，即可加下一级压力，试验结束后，计算该测量点和测量深度黄土的湿陷系数，湿陷系数等于黄土附加下沉量除以底部承压板的边长(若底部承压板底面为圆形，则取与该圆形面积相等的正方形边长作为底部承压板的边长进行计算)，其中附加下沉量为加水浸湿探井以后，与未浸湿加载下沉稳定时相比，又产生的下沉量，然后根据规范《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)对黄土进行湿陷性评价；

(6)重复步骤(2)至(5)，测量其它测点的湿陷系数。