现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置

摘要

本发明属于土木工程中土工试验领域，具体涉及一种现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置。该装置包括土池、隔板、土压力盒、温度传感器、竖向位移观测标杆以及塑料管。所述土池的横截面为长方形，由相邻两边的钢筋混凝土墙和相邻两边的砌体墙围城，隔板垂直放置在土池的两条长边之间，将土池分隔为隔间。土压力盒埋置在土池池壁内侧，温度传感器埋置于每个隔间的被测土样中，竖向位移观测标杆垂直设置在隔间中心。在土池两个短边底部池壁上开有通孔，该通孔与装有硫酸钠溶液的塑料管所连接，将溶液通过土池底部的中砂垫层渗透到被测土样中。本装置可用于同时测量不同温度、不同侧向约束条件、不同类型盐渍土的膨胀率和膨胀力。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程中土工试验领域，具体涉及一种现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置。

背景技术

盐渍土地基产生膨胀的主要原因是土中Na₂SO₄在温度或湿度变化时结晶而发生体积膨胀。Na₂SO₄的溶解度随温度变化，当温度由高变低时，溶解度变小，使部分Na₂SO₄结晶析出；另一方面，因水分蒸发土体含水量减小，也会使水中含盐量饱和而结晶析出。Na₂SO₄结晶时，会结合10个水分子，体积膨胀可达3倍以上，造成不良后果。

硫酸盐渍土的盐胀与膨胀土的膨胀机理完全不同，具有盐胀性的盐渍土，大多难以采取原状土进行室内试验，且室内试验无法模拟现成的温度、湿度条件，因此，评价硫酸盐渍土地基的盐胀性，以现场试验测定其盐胀力和盐胀率为主。

现有的硫酸盐渍土盐胀性现场试验方法是针对一类土体、固定浓度的硫酸钠溶液和一种约束条件下设定的，试验功能单一，效率低。为了解决现有的硫酸盐渍土盐胀性现场试验方法存在的问题，本发明提出一种现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置。

发明内容

本发明的目的就是要解决硫酸盐渍土盐胀性的测定问题，通过一种现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置模拟在不同约束条件、不同浓度的硫酸钠溶液条件下对不同类型土的膨胀率和膨胀力，为评价盐渍土地基的盐胀性提供理论支持。

本发明的目的是这样实现的。

本发明提供了一种现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置，包括土池、隔板、土压力盒、温度传感器、竖向位移观测标杆以及塑料管；所述土池的池底从下至上分别为混凝土找平层和中砂垫层，所述土池的横截面为长方形，由相邻两边的钢筋混凝土墙和相邻两边的砌体墙围成，其中构成土池长边的砌体墙的外侧填土并分层压实；所述隔板的数量不少于2块，垂直放置在土池的两条长边之间，将土池分隔为不少于3个的隔间；所述的土压力盒埋置在土池池壁内侧，沿土池周边和高度方向均匀分布；所述的温度传感器埋置于每个隔间的被测土样中；所述的竖向位移观测标杆垂直设置在隔间中心；在土池两个短边位于中砂垫层底部位置处的池壁上开有通孔，该通孔与装有硫酸钠溶液的塑料管所连接。

优选地，所述的埋置在土池池壁内侧的土压力盒沿深度方向的间距为500mm。

优选地，所述土压力盒的附近埋置一个温度传感器。

优选地，所述钢筋混凝土墙和砌体墙的厚度为200-300mm。

优选地，所述混凝土找平层的厚度为70-120mm，中砂垫层的厚度为40-70mm。

优选地，所述混凝土找平层下的原土需压实。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)能够较好的测出在不同约束条件下硫酸盐渍土的膨胀率和膨胀力。例如在本发明中就涉及三种约束条件，其中，刚性约束条件为钢筋混凝土墙，半刚性约束条件为后背有填土的砌体墙；柔性约束条件为后背无填土砌体墙。

(2)能够同时测定不同埋深处的盐渍土的膨胀力。例如本发明就涉及不同埋深处的土压力盒，其埋置在土池池壁内侧，沿土池周边和高度方向均匀分布。

(3)能够同时测定三类土体(粘土、粉土、砂土)在相同含盐量情况下的盐胀特性。例如在本发明中就涉及三个隔间，每个隔间里是一种土体(粘土或粉土或砂土)，塑料管中装有固定浓度的硫酸钠溶液可渗透入三个隔间。

(4)能够测定不同温度条件下的硫酸盐渍土膨胀特性随温度和时间的变化规律；

(5)本装置结构简单，功能齐全，操作容易，施工方便。

附图说明

图1是本发明现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置俯视图；

图2是本发明现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置正视图；

图3是现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置局部细节图。

其中：1.钢筋混凝土墙；2.砌体墙；3混凝土找平层；4.中砂垫层；5.隔板；6.土压力盒；7.温度传感器；8.竖向位移观测标杆；9.塑料管；10.隔间；11.通孔

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步说明。

参见图1、图2和图3，本实施例中的现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置构成如下。

现场测定硫酸盐渍土盐胀性的多功能试验装置包括土池、隔板5、土压力盒6、温度传感器7、竖向位移观测标杆8以及塑料管9。

所述土池的池底从下至上分别为混凝土找平层3和中砂垫层4，所述土池的横截面为长方形，由相邻两边的钢筋混凝土墙1和相邻两边的砌体墙2围成，其中构成土池长边的砌体墙2的外侧填土并分层压实。在本实施例中，钢筋混凝土墙1的厚度为250mm，砌体墙2的厚度为240mm，混凝土找平层3的厚度为100mm，中砂垫层4的厚度为60mm，土池总长度为6m，高度为2m。在土池制作过程中，混凝土找平层3下的原土需压实。

所述隔板5的数量为2块，垂直放置在土池的两条长边之间，将土池分隔为3个尺寸相同的隔间10，每个隔间10沿土池长边的长度为2m。

所述的土压力盒6埋置在土池池壁内侧，沿土池周边和高度方向均匀分布。本实施例中，沿深度方向的间距为500mm。

所述的温度传感器7埋置于每个隔间10的被测土样中。在本实施例中，每个土压力盒6的附近埋置了一个温度传感器7。

所述的竖向位移观测标杆8垂直设置在隔间10中心。

在土池两个短边位于中砂垫层4底部位置处的池壁上开有通孔11，该通孔11与装有硫酸钠溶液的塑料管9所连接。在试验过程中，塑料管中的硫酸纳溶液的外界面保持稳定。

在试验过程中，保持塑料管9内的硫酸纳溶液液面高程不变，注入一定浓度的硫酸纳溶液，溶液经过中砂垫层4，向上部不同类型的土中漫延。最后形成一定浓度的硫酸盐渍土。通过温度传感器7记录土温，通过土压力盒6记录不同深度的膨胀力，通过竖向位移观测标杆8记录膨胀量。利用该装置，可以在一个自然季节内同时测量不同土体、不同环境条件下的盐胀特性。