[发明专利]室内测定软土次固结系数的方法及用于该方法的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程勘查测试，具体说是一种室内测定软土次固结系数的方法。

本发明还涉及岩土工程勘查试验设备，具体说是一种用于室内测定软土次固结系数的测 量装置。

背景技术

软土地基的最终沉降量由瞬时沉降量、固结沉降量和次固结沉降量组成。土的次固结沉 降是指土样在主固结过程(超静孔隙水压力消散过程)结束后，有效应力不变的情况下，土 的骨架仍然随着时间继续发生的缓慢变形。次固结系数是反映软粘土在恒载下随着时间的增 长而变形的一个重要特征指数。通过次固结系数预估基础达到最终沉降量所需要的时间或者 预估建筑物完工后经过某一段时间可能产生的沉降量，即基础沉降与时间关系，结合建筑物 的使用年限，就能推测工程稳定性范围。

目前国内缺乏测试次固结系数有效手段和相关的试验设备，表现在：1)国家标准《土工 试验方法标准》和其他地方、行业规范中都没有次固结系数测试方法和要求；2)按次固结系 数物理意义及常规加荷24小时稳定法测试，某些荷载下次固结系数曲线仅反映出前端主固结 段，后端次固结部分未出现；3)采用传统杠杆式固结仪试验设备进行试验，存在测试精度低， 出力滞后现象；4)人工加荷对试样产生瞬间冲击力；5)加荷与计时、人工记录数据不同步； 6)资料整理繁琐及试验周期长。

因此，岩土工程勘察技术领域需要一种新的测试方法，通过利用室内常规测试手段，能 有效、便捷、准确地得到次固结系数。同时，也需要一种专用于测试方法的试验设备，以克 服上述现有技术中的缺陷与不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种室内测定软土次固结系数的方法，能实现能有效、 便捷、准确地得到次固结系数。

本发明采用以下技术方案：

一种室内测定软土次固结系数的方法，包括底座，底座内设活塞，所述底座一侧的悬臂 支架末端设有支点，还包括位移传感器，所述支点上方设有位移传感器，该传感器固定于装 有试样的容器的一侧表架上，并与控制系统连接，按以下步骤进行：

(1)将容器置于底座上，将支点与容器上盖接触，传感器的触点与支点弹性接触；

(2)活塞通气，将容器、传感器顶起，在顶升过程中，触点下降，并与支点始终接触；

(3)触点下降距离为Δh，传感器采集后送至控制系统，通过公式求 出孔隙比e，其中，e₀为土的天然孔隙比是常量，h₀为试样在零荷载时的高度；

(4)触点随时间延长不断下降，控制系统实时计算出孔隙比，最终生成次固结系数(时 间对数-孔隙比)曲线图，所述曲线完整包括上部曲线段、中部直线段、下部直线 段；

(5)计算次固结曲线下部直线段斜率，求出次固结系数Ca。

优选地，在步骤(4)中，延长时间＞24小时。

优选地，在步骤(1)中，底座上设有工作平台，容器置于工作平台中心，所述传感器触 点、支点、容器中心共线。

优选地，在步骤(1)与步骤(2)之间，旋转支点螺母，直至与悬臂支架上表面接触。

本发明具有以下有益效果：通过在每级荷重下增加时间读数，使整个曲线得以延长，次 固结线段更清楚地反映出土体随时间的增长而变化的规律。根据曲线趋势推算出建筑物最终 沉降量，即基础沉降与时间关系，结合建筑物的使用年限，就能推测工程稳定性范围，确保 工程的安全性。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种专用于室内测定软土次固结系数的测试装 置，能配合所述方法有效得到次固结系数。

本发明采用以下技术方案：

一种室内测定软土次固结系数的测量装置，包括底座，底座内设活塞，容器设于活塞上， 所述底座一侧的悬臂支架末端设有支点，所述支点上方设有位移传感器，该传感器固定于容 器的一侧表架上，并与控制系统连接，所述触点与支点弹性接触。

优选地，所述容器内腔为水漕，且为多层结构，包括由外至内的大导环、小护环和小导 环，其中小导环底部设有凸缘，小护环外套在凸缘上，凸缘下设有大透水石，凸缘与大透水 石共同套于大导环内，大透水石上方设有小透水石，大、小透水石间构成装试样的空间，小 透水石套于小护环内。

优选地，所述小透水石上设有上盖，所述上盖中央设有一钢球。