一种路基填料膨胀量测试仪及其测试方法和制样方法

摘要

本申请涉及一种土工试验仪器，尤其是涉及一种路基填料膨胀量测试仪，包括试筒和百分表，试筒上端开口，试筒内填充有处于压实状态的试样，百分表竖直可拆卸连接在试筒上方，百分表的测头通过试筒的上端口抵接在试样上方。由于试样是在模拟实际路基填料施工进行压实处理后进行浸水测试的，因此试样的状态和实际路基填料的状态较为接近，试样的膨胀量也能更精确的反映实际路基填料的膨胀量，达到了提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

说明书

技术领域

本申请涉及一种土工试验仪器，尤其是涉及一种路基填料膨胀量测试仪及其测试方法和制样方法。

背景技术

在自然环境条件下，受天气湿度、地下水以及天然降水等因素的影响，路基填料会发生一定程度的膨胀，当路基填料的膨胀量过大时会导致路基变形，此时会严重影响铁路行车安全，因此需要通过膨胀试验得知路基填料的膨胀量以确定路基填料是否合格。

目前试验人员会进行土工试验规范所列的细颗粒土膨胀试验，从而能够得知细颗粒土的膨胀量，进而能够大概间接得知细颗粒土组成的路基填料的膨胀量。

针对上述中的相关技术，路基填料在实际施工时会进行压实处理，此时路基填料会产生微量形变，因此测试细颗粒土自身材料的膨胀量无法准确反映路基填料的实际膨胀量，故而使路基填料膨胀量的测试精度较低。

发明内容

为了提高路基填料膨胀量的测试精度，本申请提供一种路基填料膨胀量测试仪及其测试方法和制样方法。

第一方面，本申请提供的一种路基填料膨胀量测试仪，采用如下的技术方案：

一种路基填料膨胀量测试仪，包括试筒和百分表，试筒上端开口，试筒内填充有处于压实状态的试样，百分表竖直可拆卸连接在试筒上方，百分表的测头通过试筒的上端口抵接在试样上方。

通过采用上述技术方案，在使用过程中，首先将路基填料从试筒上端口装入试筒内，并将路基填料压实成为试样，此时试样的上表面高度与环槽底面的试筒壁高度齐平；然后在试筒上安装百分表，将装有试样的试筒放置在水槽内，并调整百分表使百分表的测头抵接在试样上方，读取并记录百分表的初读数；接着向水槽中注水，水面高度保持在试样上方，此时水会经过试筒上端口进入到试筒内；静置48小时左右，试样会由于被水浸泡而发生膨胀，此时试样上侧的高度会上升，进而使试样上侧向上顶起百分表的测头，因此百分表的示数发生变化，读取并记录百分表的终读数，终读数与初读数的差值即为试样的膨胀量；由于试样是在模拟实际路基填料施工进行压实处理后进行浸水测试的，因此试样的状态和实际路基填料的状态较为接近，试样的膨胀量也能更精确的反映实际路基填料的膨胀量，达到了提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

可选的，所述试筒包括底座和筒体，筒体两端均开口，底座连接在筒体的下端口处，底座与筒体的下端口之间固定连接有下透水板，下透水板具有透水性。

通过采用上述技术方案，在向水槽内倒水的过程中，水槽内的水会经过下透水板进入试筒内，随着水槽内水面逐渐升高，试筒内的试样会浸泡在水内，最终下透水板和试筒上端口能够为水槽内的水进入试筒内提供通路，从而使试筒内的试样能够更加充分的浸泡在水中，达到了进一步提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

可选的，所述试样上方抵接有上透水板，上透水板具有透水性，百分表的测头抵接在上透水板上方。

通过采用上述技术方案，在试筒内的试样浸泡在水中时，上透水板和下透水板能够为水槽中的水进入试筒内提供通路，此时由于上透水板抵接在试样的上方，因此试验者是通过测试上透水板上侧的高度变化得知试样的膨胀情况，从而使测试面的高度变化较为均匀，进而能够使测试结果更加准确。

可选的，所述上透水板靠近百分表的一侧固定连接有定位件，百分表的测头抵接在定位件上。

通过采用上述技术方案，在向水槽内注水后，水面的高度需要低于定位件远离上透水板的一端，此时百分表的测头会在水面上方，因此能够减小水的浮力对百分表的测试造成干扰的可能性，达到了提高膨胀量测试仪的测试精度的目的。

可选的，所述上透水板远离试样的一侧抵接有荷载板，定位件远离上透水板的端部穿过荷载板后与百分表的测头抵接。

通过采用上述技术方案，在测试过程中，可以根据测试需求在上透水板上安装重量不同的荷载板，此时能够对试样进行有载膨胀试验，进而能够得知试样在不同载重情况下的膨胀量，因此膨胀量测试仪能够测试更多载重情况下的路基填料的膨胀量。

可选的，所述试筒上端开设有环槽，环槽沿试筒壁的厚度方向贯穿试筒内壁，上透水板与荷载板均位于环槽内，且上透水板与荷载板均与试筒的上端内壁抵接，试筒壁上贯穿开设有通水口，通水口与环槽连通。

通过采用上述技术方案，在将路基填料压实在试筒内形成试样时，可以使试样上侧与环槽底面的试筒壁齐平，后续直接将上透水板与荷载板放在环槽内即可，能够方便试样、上透水板和荷载板的安装定位，达到了方便试验者使用膨胀量测试仪进行测试的目的；此时下透水板、上透水板和通水口为水槽内的水进入试筒中提供通路。

可选的，所述试筒的上端面抵接有表架，表架为环形，表架的内沿与环槽处的试筒内壁齐平，表架与试筒可拆卸连接，百分表连接在表架上。

通过采用上述技术方案，在试样发生膨胀后，试样的上侧的上移会将定位板和荷载板顶起，此时定位板和荷载板会在环槽处的试筒内和表架内向上滑动，因此能够减小定位板和荷载板相对试样产生水平位移的可能性，达到了提高膨胀量测试仪的测试精度的目的。

第二方面，本申请提供的一种路基填料膨胀量测试仪的测试方法，采用如下的技术方案：

一种路基填料膨胀量测试仪的测试方法，包括以下步骤：

S1、将路基填料从试筒上端口装入试筒内，并将路基填料压实成为试样，此时试样的上表面高度与环槽底面的试筒壁高度齐平；

S2、在试样上放置上透水板；

S3、将荷载板安装在上透水板上；

S4、在试筒上安装表架；

S5、将路基填料膨胀量测试仪放置在水槽内；

S6、调整百分表使百分表的测头抵接在定位件上，读取并记录百分表的初读数；

S6、向水槽中注水，水面高度保持在试样上方，且水面高度低于定位件上端的高度；

S7、静置45-55小时后，读取并记录百分表的终读数，终读数与初读数的差值即为膨胀量。

通过采用上述技术方案，在使用过程中，水槽内的水会对试样进行浸泡，试样会发生膨胀，此时试样上侧的高度会发生变化，通过百分表得知试样上侧的高度变化即可测得试样的膨胀量，因此通过膨胀量测试仪测试路基填料的膨胀量操作方便。

第三方面，本申请提供的一种路基填料膨胀量测试仪的制样方法，采用如下的技术方案：

一种路基填料膨胀量测试仪的制样方法，包括以下步骤：

S1、在试筒的上端口可拆卸连接制样筒，制样筒与试筒平行，制样筒内壁与试筒内壁齐平；

S2、将路基填料装入试筒内；

S3、将压头插入制样筒中，压头包括顶板和压块，压块连接在顶板下方，压块截面积小于顶板截面积，直至顶板的下侧抵接在制样筒上端面上，此时试筒内的路基填料会被压实为试样；

S4、从试筒上拆卸掉制样筒。

通过采用上述技术方案，在将装入试筒内的路基填料压实的过程中，试验者通过观察顶板的下侧抵接在制样筒的上端面上即可的得知路基填料压实完成，达到了方便膨胀量测试仪制样的目的。

可选的，所述步骤S3中，压头设置为多个，多个压头的压块长度不同，首先将压块长度最长的压头插入制样筒中并压实路基填料，接着取出压块长度最长的压头并补充路基填料，再依次插入压块长度逐渐减小的压头重复上述压实步骤，直至压块的下端与环槽底面的试筒内壁齐平，此时试筒内的路基填料会被压实为试样。

通过采用上述技术方案，在进行制样的过程中，多个压块长度不同的压头先后对试筒内的路基填料进行压实，此时试样是由分层压实路基填料制得，实际路基填料施工就是需要分层压实的，因此试样的状态与实际路基填料的使用状态更加相近，达到了进一步提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置试筒和百分表，由于试样是在模拟实际路基填料施工进行压实处理后制成的，因此试样的状态和实际路基填料的状态较为接近，试样的膨胀量也能更精确的反映实际路基填料的膨胀量，达到了提高路基填料膨胀量的测试精度的目的；

2.在测试路基填料的膨胀量时，水槽内的水会对试样进行浸泡，试样会发生膨胀，此时试样上侧的高度会发生变化，通过百分表得知试样上侧的高度变化即可测得试样的膨胀量，达到了膨胀量测试仪测试路基填料的膨胀量操作方便的目的；

3.在将装入试筒内的路基填料压实的过程中，试验者通过观察顶板的下侧抵接在制样筒的上端面上即可的得知路基填料压实完成，达到了方便膨胀量测试仪制样的目的。

附图说明

图1是本申请实施例的路基填料膨胀量测试仪的剖面图；

图2是本申请实施例的路基填料膨胀量测试仪的结构示意图；

图3是本申请实施例的路基填料膨胀量测试仪制样状态的爆炸图。

附图标记说明：1、试样；2、试筒；21、底座；22、筒体；221、环槽；222、通水口；3、百分表；4、下透水板；5、上透水板；51、定位件；6、荷载板；7、表架；71、套环；711、螺栓；8、制样筒；9、压头；91、顶板；92、压块。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种路基填料膨胀量测试仪。参照图1，膨胀量测试仪用于对由路基填料制得的试样1的膨胀量进行测试，膨胀量测试仪包括试筒2和百分表3，试筒2竖直设置且上端开口，试样1压实填充在试筒2内，百分表3竖直可拆卸连接在试筒2上方，百分表3的测头通过试筒2的上端口抵接在试样1上方。在测试过程中，可以将试筒2放入水中，此时水会对压实的试样1进行浸泡，一段时间后试样1会发生膨胀，此时试样1上侧的高度会发生变化，试验者可以通过百分表3得知试样1上侧的高度变化进而得知试样1的膨胀量；此时由于试样1是在模拟实际路基填料施工进行压实处理后制成的，因此试样1的状态和实际路基填料的状态较为接近，试样1的膨胀量也能更精确的反映实际路基填料的膨胀量，达到了提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

参照图1，试筒2包括底座21和筒体22，筒体22竖直设置，筒体22两端均开口，底座21连接在筒体22的下端口处，底座21与筒体22的下端口之间固定连接有下透水板4，下透水板4具有透水性；筒体22上端开设有环槽221，环槽221沿筒体22壁厚度方向贯穿筒体22内壁，筒体22壁上贯穿开设有通水口222，通水口222与环槽221连通；试样1抵接在筒体22内，试样1的上侧与环槽221底面的筒体22壁齐平，试样1上方抵接有上透水板5，上透水板5具有透水性，上透水板5上侧固定连接有定位件51，定位件51为竖直柱体，上透水板5上侧抵接有荷载板6，上透水板5与荷载板6均位于环槽221内，上透水板5与荷载板6均与筒体22上端的内壁抵接，定位件51上端穿过荷载板6后与百分表3的测头抵接。

参照图1，在测试过程中，首先将路基填料从筒体22上端口装入试筒2内，并将路基填料压实成为试样1，然后将上透水板5和荷载板6依次放置在筒体22的环槽221内，并将百分表3安装在筒体22上，环槽221方便了上透水板5和荷载板6的安装定位；接着将膨胀量测试仪放置在水槽内，并调整百分表3使百分表3的测头抵接在定位件51上端上，读取并记录百分表3的初读数；再向水槽中注水，水槽内的水会经过下透水板4进入试筒2内，且水面会逐渐升高，直至水面高度保持在试样1上方，且水面高度低于定位件51上端的高度，此时筒体22内的试样1会浸泡在水内，下透水板4、上透水板5和通水口222会为水槽内的水进入筒体22中提供通路，从而使筒体22内的试样1能够更加充分的浸泡在水中，达到了提高路基填料膨胀量的测试精度的目的；最后静置48小时左右，试样1会由于被水浸泡而发生膨胀，此时试样1上侧的高度会上升，进而使试样1上侧向上顶起上透水板5和载重板，进而会顶起百分表3的测头，因此百分表3的示数发生变化，读取并记录百分表3的终读数，终读数与初读数的差值即为膨胀量；若需要测试试样1无载膨胀的膨胀量，则无需安装荷载板6。

参照图1和图2，筒体22的上端面抵接有表架7，表架7为水平环形，表架7的内沿与环槽221处的筒体22内壁齐平，表架7下方固定连接有套环71，套环71套接在筒体22外，套环71上螺纹连接有螺栓711，螺栓711穿过套环71抵接在筒体22外壁，百分表3的表盘固定连接在表架7上；通水口222位于套环71下方。在百分表3安装在筒体22上的过程中，可以首先将表架7安装在筒体22上，此时表架7能够使后续测试状态的百分表3位置较为稳定；在试样1发生膨胀后，试样1上侧的上移会将定位板和荷载板6顶起，此时定位板和荷载板6会在环槽221处的筒体22内和表架7内向上滑动，因此能够减小定位板和荷载板6相对试样1产生水平位移的可能性，达到了进一步提高膨胀量测试仪的测试精度的目的。

本申请实施例一种路基填料膨胀量测试仪的实施原理为：在测试过程中，首先将路基填料从筒体22上端口装入试筒2内，并将路基填料压实成为试样1，此时试样1的上表面高度与环槽221底面的筒体22壁高度齐平；然后在筒体22上安装上透水板5、荷载板6和带有百分表3的表架7，并将装有试样1的试筒2放置在水槽内，调整百分表3使百分表3的测头抵接在定位件51上端，读取并记录百分表3的初读数；接着向水槽中注水，水面高度保持在试样1上方，此时水进入到筒体22内；静置48小时左右，试样1会由于被水浸泡而发生膨胀，此时试样1上侧的高度会上升，进而使试样1向上顶起百分表3的测头，因此百分表3的示数会发生变化，读取并记录百分表3的终读数，终读数与初读数的差值即为试样1的膨胀量；由于试样1是在模拟实际路基填料施工进行压实处理后进行浸水测试的，因此试样1的状态和实际路基填料的状态较为接近，试样1的膨胀量也能更精确的反映实际路基填料的膨胀量，达到了提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

本申请实施例还公开了一种路基填料膨胀量测试仪的测试方法，参照图1，包括以下步骤：

S1、将路基填料从筒体22上端口装入试筒2内，并将路基填料压实成为试样1，此时试样1的上表面高度与环槽221底面的筒体22壁高度齐平；

S2、在试样1上放置上透水板5；

S3、将荷载板6安装在上透水板5上；

S4、在筒体22上安装表架7；

S5、将路基填料膨胀量测试仪放置在水槽内，此时保持筒体22竖直；

S6、调整百分表3使百分表3的测头抵接在定位件51上，读取并记录百分表3的初读数；

S6、向水槽中注水，水面高度保持在试样1上方，且水面高度低于定位件51上端的高度；

S7、静置48小时左右，读取并记录百分表3的终读数，终读数与初读数的差值即为膨胀量。

参照图1，在测试试样1膨胀量的过程中，水槽内的水会对试样1进行浸泡，从而使试样1会发生膨胀，此时试样1上侧的高度会发生变化，通过百分表3得知试样1上侧的高度变化即可测得试样1的膨胀量，因此通过膨胀量测试仪测试路基填料的膨胀量操作方便。

本申请实施例还公开了一种路基填料膨胀量测试仪的制样方法，参照图3，包括以下步骤：

S1、在筒体22的上端口插接有制样筒8，制样筒8竖直设置且两端开口，制样筒8的下端通过环槽221插接在筒体22上端口内，此时制样筒8内壁与筒体22内壁齐平；

S2、将路基填料装入试筒2内；

S3、将压头9插入制样筒8中，压头9包括顶板91和压块92，压块92连接在顶板91下方，压块92截面积小于顶板91截面积；压头9设置为多个，多个压头9的压块92长度不同，首先将压块92长度最长的压头9插入制样筒8中，直至顶板91的下侧抵接在制样筒8上端面上压头9会压实一层路基填料；接着取出压块92长度最长的压头9并补充路基填料，再依次插入压块92长度逐渐减小的压头9并重复上述压实步骤，直至被压实的试样1的上侧与环槽221底面的筒体22内壁齐平，此时筒体22内的路基填料会被多层压实成为试样1；

S4、从筒体22上拆卸掉制样筒8。

参照图3，在膨胀量测试仪进行制样的过程中，多个压块92长度不同的压头9先后对试筒2内的路基填料进行压实，此时试样1是由分层压实路基填料制得，与实际路基填料施工的分层压实施工过程相似，因此试样1的状态与实际路基填料的使用状态更加相近，达到了进一步提高路基填料膨胀量的测试精度的目的。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。