[发明专利]一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置

说明书

本发明公开了一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，包括装置框体、膨胀土测量位、电导率测量结构和膨胀变形测量结构；膨胀土测量位包括刚性透水板、上透水板和下透水板，上透水板和下透水板之间形成土样放置空间，刚性透水板与上透水板之间设有多个带有应力传感器的立柱；电导率测量结构采用并联电路形式，通电后根据膨胀土的导电性能的差异，计算得到不同测量位、不同含水率膨胀土试样的电导率；膨胀变形测量结构测量膨胀土在有侧限的情况下的侧向变形。本发明的测量装置操作相对简单，能够快速有效地测量膨胀土体的关键物理力学参数，且在同一含水率的条件下，能够进一步分析各个参数的相关函数关系，有助于全面明确膨胀土的物理力学性质。

技术领域

本发明涉及土木工程岩土工程测量设备技术领域，特别地，涉及一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置。

背景技术

膨胀土是一种含有较多强亲水性矿物的特殊性黏土，由于这些强亲水性的矿物成分的存在，膨胀土表现出了特殊的工程性质。在干湿循环过程中，强亲水性矿物的存在导致膨胀土表现了很强的吸水性。由于大量吸收水分，体积发生膨胀，大量失去水分，体积产生收缩，膨胀土表现为胀缩性。膨胀土的物理力学性质是工程上利用膨胀土的基础，例如膨胀力、膨胀变形、电导率、含水率、自由膨胀率等参数及各个参数之间的相关性。因此测量这些参数对于膨胀土的工程应用具有重要的意义。

鉴于此，本领域的技术人员做了大量的研究，例如申请号为201110099186.7的发明专利公开了一种膨胀土胀缩表征参数的测量装置及其测量方法，该测量装置包括试样容器、土体渗气系数测量部分、施加竖向载荷的顶升气缸、测定膨胀土试样发生竖向变形的百分表以及测试膨胀土试样渗水系数的体变管；该测量方法能够通过控制置于试样容器中的膨胀土试样的温度和含水率变化，以测定出膨胀土反复胀缩变形过程的渗水和渗气系数，从而反应出膨胀土在反复胀缩变形过程中土体内部的裂隙和土体结构的变化。又例如申请号为201510340794.0的发明专利公开了一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道管片受力分析试验装置，该装置包括主体框架、测量系统和加水系统；主体框架包括模型箱、活动板、液压千斤顶和试验管片；测量系统包括土压力计、孔隙水压力计、应变片和数据采集仪；加水系统包括蠕动泵、软管和毛细管。液压千斤顶向试验膨胀土施加轴向荷载，加水系统通过毛细管以稳定速率向试验管片与试验膨胀土接触带均匀输水；利用数据采集仪采集并记录试验膨胀土各测量点土压力、孔隙水压力和管片变形数据。

综合现有的测量装置，对于各个物理参数分别有相应的测量方法，但现有测量方法效率较低，成本较高，且难以分析各个相关系数之间的函数对应关系，因此需要设计一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，降低测量成本、提高测量效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，提高了膨胀土物理力学参数的测量效率，降低了测量成本，且能够有效分析膨胀土各个参数之间的对应函数关系，为膨胀土的工程应用提供相应的试验支持。