[发明专利]一种高铁地基泥岩上覆荷载下渗透系数原位智能测定方法

说明书

本发明涉及高速铁路路基技术领域，一种高铁地基泥岩上覆荷载下渗透系数原位智能测定方法，通过在现场挖基坑，在横向、竖向的分内外、上下的布置多个湿度传感器，向渗流通道注水，在堆载物提供目标上覆荷载值情况下，观察记录湿度传感器数据，而且具备数量自动控制功能，通过测量数据计算，得到现场原状泥岩在上覆荷载作用下的横向渗透系数和竖向渗透系数。优点：克服了野外长期现场驻守的不便。该方式可真实、有效反映泥岩在实际工作中渗透系数，对实际工程意义更大。

技术领域

本发明涉及高速铁路路基技术领域，具体为一种高铁地基泥岩上覆荷载下渗透系数的测定。

背景技术

膨胀土是一种主要由强亲水性黏土矿物及其混层黏土矿物组成的特殊土，具有吸水膨胀，失水收缩，变形与破坏具有反复性、多发性和长期潜在性等特点，对路基稳定性与工程安全性极为不利。高速铁路无砟轨道对路基变形要求极为严格，上拱允许调整量仅为4mm，当高速铁路穿越膨胀性泥岩地段时，由于水对泥岩的影响，将导致路基上拱，进而使轨道不平顺性加剧，这将直接影响机车车辆振动、轮轨相互作用及行车安全舒适性能，最终将影响高速铁路安全运营。

关于弱膨胀性泥岩地基引起的高速铁路路基上拱研究，国内外鲜有报道。随着我国高速铁路飞速发展，将涌现出大量以弱膨胀性泥岩为地基的铁路工程。泥岩地基中水分的入渗是影响泥岩膨胀的主要因素，渗入的水分越多泥岩膨胀性越大，高速铁路路基上拱量越大，而上覆荷载的变化是影响水分入渗的关键因素，上覆荷载越大对泥岩膨胀性抑制作用越强，进而使泥岩越密实，最终水分将越难入渗，上覆荷载越小对泥岩膨胀性抑制作用越弱，水分越容易入渗。而目前对泥岩渗透系数测定方法大多在室内进行，但室内受试验尺寸效应、边界条件、扰动等影响，试验结果依然不能真实、有效反映构筑物在实际工作中受力状况；而现场土体渗透系数测定方式为双环注水法，但该方法仅测定土体在无上覆荷载作用下土体的竖向渗透系数，对于有上覆荷载作用下土体的横向渗透系数和竖向渗透系数却无法实现。

为此，针对不同上覆荷载作用下泥岩地基横向渗透系数和竖向渗透系数原位测定方法的空白，迫切需要一种操作简单、智能、成本低廉的测定方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种高铁地基泥岩上覆荷载下渗透系数原位智能测定方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高铁地基泥岩上覆荷载下渗透系数原位智能测定方法，所用装置包括加载顶板，加载顶板上表面放置堆载物，加载顶板下表面为加载立柱，所述加载立柱下端放在加载底板上，所述加载底板中心开设上下贯通孔，贯通孔中设置渗流通道，渗流通道向下延伸，内部中空，侧壁、底壁设有渗水孔；所述加载底板底面布置防水膜和砂；所述渗流通道内壁固定有湿度感应器，所述湿度感应器通过第一湿度信号线与湿度控制开关连接，所述湿度控制开关通过电线与电动执行机构连接，所述电动执行机构连接电动阀门，电动执行机构控制电动阀门开闭，所述电动阀门设置于输水管上，输水管一头连接蓄水桶、另一头伸入渗流通道中；所述湿度控制开关通过电源线与控制器相连，输水管上设置有流量计、手动阀门；所述渗流通道横向位置和竖向位置布设横向湿度传感器和竖向湿度传感器，所述横向湿度传感器和竖向湿度传感器通过第二湿度信号线连接于湿度巡检仪，所述湿度巡检仪通过电源线与控制器相连，横向湿度传感器以渗流通道为圆心分多层布设，竖向湿度传感器在渗流通道下方分上下向的多层布设；所述控制器有3对接线头，一对接线头正负极连接电源装置、一对接线头正负极连接蓄电池、一对接线头正负极与湿度控制开关和湿度巡检仪相连。

操作、测定过程：1）在计划测量区域选择一块场地，清除地表浮土，开挖试验基坑，基坑开挖完成后，对坑底整平；

2）在基坑一侧开挖临空面，临空面深度大于基坑深度；

3）基坑底部开挖圆形试验区域，完成后对各试验区域进行整平；

4）将基坑圆形区域中心钻竖向注水孔；

5）沿注水孔周围竖直方向的钻横向湿度传感器放置孔；在基坑下方的临空面侧壁上开挖竖向湿度传感器放置孔；