[发明专利]一种填方地基渗流和沉降变形室内模拟试验方法

权利要求书

1.一种填方地基渗流和沉降变形室内模拟试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、构建室内模拟试验装置：

步骤101、支设支撑座，所述支撑座包括底座(1-1)和固定安装在底座(1-1)中心位置的支撑平台(1-2)，之后，在支撑平台(1-2)上固定安装支架；

步骤102、在支架上安装用于成型土柱试样(5)的试验筒(7)，所述试验筒(7)的底部开设有多个沿所述试验筒(7)的周向方向布设的透水孔(7-1)，所述试验筒(7)的底部的外侧设置有与所述透水孔(7-1)相连通的集水漏斗(7-2)；

步骤103、采用排水管(7-3)将所述集水漏斗(7-2)与量杯(8)连通；

步骤104、在底座(1-1)上固定安装反力架，所述反力架包括多个垂直安装在底座(1-1)上的立柱(2-1)和水平安装在所述立柱(2-1)顶部的横梁(2-2)，所述横梁(2-2)在所述立柱(2-1)上的安装高度可调，在所述横梁(2-2)反力架上竖直安装顶推螺杆(3)，之后，在底座(1-1)内安装加载油缸(9)，使加载油缸(9)位于支撑平台(1-2)的正下方；

步骤二、配制湿土样：

取填方地基的原状土样风干后碾碎，并采用筛孔直径为2mm的筛网进行筛分，之后，将筛分后的填方地基土样配制成湿土样，并装入密封桶内静置，静置的时间不少于72小时，之后，测定所述湿土样的含水率；

步骤三、制作除最顶层的所述单层土柱试样之外的所有的所述单层土柱试样：

所述土柱试样(5)包括多个由下至上依次分层装填压实的单层土柱试样，除最顶层的所述单层土柱试样之外的所有的所述单层土柱试样的装填压实过程均相同，具体包括以下步骤：

步骤301、根据所述湿土样的含水率、所述试验筒(7)的横截面积和每层所述土柱试样(5)的目标干密度，计算出制作所述单层土柱试样所需要的湿土样的质量；

步骤302、称取单层湿土样，所述单层湿土样为制作所述单层土柱试样所需要的湿土样，并将所述单层湿土样均匀的平铺在试验筒(7)内；

步骤303、在所述单层湿土样上放置承压板(4)，调整横梁(2-2)在立柱(2-1)上的安装高度和顶推螺杆(3)伸出横梁(2-2)的伸出长度，使顶推螺杆(3)的底端靠近承压板(4)的上表面，直至顶推螺杆(3)的底端紧贴在承压板(4)的上表面上；

步骤304、启动所述加载油缸(9)，由所述加载油缸(9)推动所述支撑平台(1-2)和所述试验筒(7)同时向上移动，使所述单层湿土样的高度逐渐达到所述单层土柱试样的目标高度；

步骤305、调整横梁(2-2)在立柱(2-1)上的安装高度和顶推螺杆(3)伸出横梁(2-2)的伸出长度，使所述顶推螺杆(3)的底端远离承压板(4)的上表面，并将承压板(4)从试验筒(7)内取出；

步骤306、在所述单层土柱试样的上表面安装土壤水分传感器(10)、土壤水势传感器(11)和沉降观测标(12)；

步骤四、制作最顶层的所述单层土柱试样：

步骤401、重复步骤302至步骤305，之后，依次在多个沉降观测标(12)上分别固定安装多个电子千分表(13)，并将多个电子千分表(13)与计算机(17)相连接；

步骤402、将多个土壤水分传感器(10)和多个土壤水势传感器(11)均与数据采集器(16)的输入端相连接，并将数据采集器(16)的输出端与计算机(17)相连接；

步骤五、浸水模拟试验，具体包括以下步骤：

步骤501、在最顶层的所述单层土柱试样的顶面上注入模拟水样，形成模拟浸水层(15)，并将注入模拟水样的时间记录为所述模拟浸水层(15)内的水分浸入所述土柱试样(5)的起始时间；

步骤502、观察所述模拟浸水层(15)内的水分逐渐浸入所述土柱试样(5)的过程，并定时计量从所述排水管(7-3)流通至所述量杯(8)的渗水量，同时，多个分层布设的土壤水分传感器(10)检测各个所述单层土柱试样内的含水率，并通过数据采集器(16)输送至计算机(17)；多个分层布设的土壤水势传感器(11)检测各个所述单层土柱试样的吸力，并通过数据采集器(16)输送至计算机(17)；当在同一间隔时间内，从所述排水管(7-3)流通至所述量杯(8)的渗水量不发生变化时，停止浸水模拟试验，拆除多个电子千分表(13)，再将所述模拟浸水层(15)内未渗流的模拟水样抽出；

步骤503、由计算机(17)对浸水模拟试验的试验数据进行分析计算，得到所述土柱试样(5)渗流时的水分迁移规律和渗透系数；

步骤六、多级加载试验：

采用加载油缸(9)由先至后分多级对浸水后的所述土柱试样(5)进行加载，采用所述加载油缸(9)对浸水后的所述土柱试样(5)进行任一级加载时，具体包括以下步骤：

步骤601、在所述土柱试样(5)的顶面上放置所述承压板(4)，在承压板(4)的顶面上设置压力传感器(14)，并将压力传感器(14)通过通信模块(18)与计算机(17)相连接；之后，调整所述横梁(2-2)在所述立柱(2-1)上的安装高度和所述顶推螺杆(3)伸出所述横梁(2-2)的伸出长度，使所述顶推螺杆(3)的底端靠近所述承压板(4)的上表面，直至所述顶推螺杆(3)的底端紧贴在所述承压板(4)的上表面上；

步骤602、启动所述加载油缸(9)，由所述加载油缸(9)推动所述支撑平台(1-2)和所述试验筒(7)同时向上移动，实现对浸水后的所述土柱试样(5)的任一级加载，同时，电子千分表(13)对浸水后的所述土柱试样(5)的沉降量进行检测，并输送至计算机(17)；当多个电子千分表(13)检测到的浸水后的所述土柱试样(5)的沉降量的平均值小于0.01mm/h时，进行下一级加载；

步骤603、由计算机(17)对多级加载的试验数据进行分析计算，并绘制出所述土柱试样(5)浸水后沉降变形时的压缩曲线。