[实用新型]一种硬质岩填石路堤空隙率试验试洞体积测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种填石路堤空隙率试验中，测试路堤内所挖试坑或试洞体积的装置。

背景技术

填石路堤的填筑质量一般用压实度或空隙率指标控制。例如：我国《公路路基设计规范》D30-2015要求压实后的填石路堤的空隙率小于24％。因此，在填石路堤体施工中，需对填筑体空隙率进行测试。

对填筑体空隙率测试的基本原理是：

1)在室内，测试填料岩石固体颗粒的毛体积密度ρ_s，测试方法见《公路工程岩石试验规程(JTG E41-2005)》的T0204-2005方法。

2)在填石路堤表面挖试坑或试洞，测得试坑/试洞中所挖取材料的质量m；

3)用灌水、灌砂的方法，测试得到所挖试坑/试洞的体积V。

4)按下式计算得到孔隙体积率n:

在这个测试中，测试试坑的体积V是比较困难的，尤其是颗粒粗大的填石路堤。对于填料颗粒最大粒径小于31.5mm的路基，我国已经有了标准的测试仪器和方法，如《公路路基路面现场试验检测规程 (JTGE60-2008)》的T0921-2008规定的仪器和方法。

对于填料颗粒更大的粗粒土和巨粒土填石路堤，现有体积测试方法为《公路土工试验规范》T0110-1993规定的方法，基本设备和步骤如下：

1)设备：带圆孔和圆形套环的座板；聚乙烯塑料薄膜；储水筒；

2)试验步骤：

a)在需要测试的填石路堤表面，放一个钢环9，内铺塑料薄膜 91，灌水至套环上边缘齐平。根据灌水量，得到灌入水的体积V₃；

b)座板孔内挖试坑；

c)试洞/试坑挖好后在坑内铺塑料薄膜；

d)灌水，灌水至套环上边缘齐平，根据灌水量，得到灌入水的体积V₄

e)挖出的填料所占的体积V＝V₄-V₃；

这种方法的测试原理如图1所示。这种方法的缺陷是：

1)V₃和V₄测试中，钢环的水位高度可能并不相同，因为一方面两次钢环放置位置有微小差异，导致钢环顶面倾斜度不同；另一方面，因水的表面张力作用，有时水面会略微高出钢环。水位高度误差可能并不大，但是乘以钢环所围面积后，误差会放大。以直径 800mm钢环测试为例，水位误差1mm，体积变化502ml。

2)一般的聚乙烯塑料薄膜，铺展性差，与试洞/试坑内壁密贴程度差，聚乙烯塑料薄膜铺在试洞/试坑中褶皱很多，导致试洞/试坑体积测试误差增大。因此，为了改善聚乙烯塑料薄膜与试洞/试坑的密贴性，规范规定：一方面，在试验中，需要对试洞/试坑内部进行修整；另一方面，在灌水时，需要边灌水，边整理塑料薄膜，以便排除空气。这种两种做法，费时费力，而且薄膜与试洞/试坑内壁密贴和排气并效果不好。而且，对于硬质岩填石路堤，根本无法把试洞/ 试坑内壁修整平整，因此不适用这种方法。

现有方法测试误差大且无法估计，导致硬质岩填石路堤质量控制很难。本实用新型就是为了解决硬质岩填石路堤空隙率检测中试洞体积测试的技术难点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题开发一套测试填筑体内挖试坑或试洞体积的仪器。本实用新型同时使用乳胶水袋，大大提高了水袋与路面或试验试洞的贴合程度，且上部开口很小，大大降低了灌水量的误差，大大提高了试验试洞体积测量的精确度。

根据灌水法测试方法的基本原理，做了以下改进工作：

1)设计上下开后的盖体，取代开口面积很大的钢套环；

2)用延展性好的乳胶材料取代常用的聚乙烯薄膜；研究发现市场上有销售的一种乳胶气象气球非常适用。

改进后测试方法的原理见图4。

然后进行测试，发现以下问题：

1)如果盖体的几何形状不合理，会导致乳胶水袋不能充填到尺寸较小的缝隙中，水袋中的气泡也不能有效排除，会带来新的测量误差。

2)将乳胶水袋放在试洞中，水袋外壁会与试坑底部、侧壁形成摩擦，不能有效铺展。随着灌水，水压力增大，而水袋不能铺展时，局部过度延展会导致水袋破裂；

如果不解决这个问题，这个设想就不能实现。因此，实用新型人研究了以下几个问题：