一種基于濾紙法的非飽和土吸力現場測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于濾紙法的非飽和土吸力測量裝置，包括取土管、套管、測量管、濾紙插入裝置、小型切土刀、濾紙隔離裝置。所述取土管和測量管內嵌在套管中，所述套管的上端設有橡膠圈，并在中部偏上設有半環狀開口。將濾紙放置在所述濾紙插入裝置，并插入所述套管半環狀開口中，抽走濾紙插入裝置，推動測量管使土樣與土樣緊貼，一段時間濾紙與土的水汽平衡后，取出濾紙，測量其含水率，根據濾紙的含水率和吸力曲線，推算土中吸力。
【專利說明】
一種基于濾紙法的非飽和土吸力現場測量裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于濾紙法的非飽和土吸力現場測量裝置，屬于巖土工程技術領域。【背景技術】
[0002]非飽和土中吸力的大小是影響非飽和土性質的重要因素，吸力的變化直接影響土的滲透和力學等性質。非飽和土的總吸力包括基質吸力和滲透吸力兩部分。準確量測非飽和土中的吸力是研究非飽和土的重要部分。目前非飽和土吸力的測量方法主要有濾紙法、 熱電偶干濕計法、張力計法等。濾紙法由于成本低，吸力測量范圍大等優點，并具備測量基質吸力和總吸力的功能，而被廣泛應用，其原理是:濾紙能夠同具有一定吸力的土通過水汽交換達到平衡，根據標定的濾紙的吸力和含水率的關系曲線，可以推算出吸力。
[0003]目前，由于沒有利用濾紙法測量土體吸力的設備，因此利用該方法進行的實驗均為室內。然而，無論是取原狀土運輸到實驗室進行測試，還是用重塑土進行測試，土樣在進行測試前均無法避免較大的人為擾動，進而影響了土體中吸力的測量，進而使得所測結果較難反映現場土體的真正吸力值。
【發明內容】

[0004]本發明提供了一種基于濾紙法的非飽和土體吸力現場測量裝置，測試場地的不同，可以實現室內測量和現場測量，不僅可以測量非飽和土的總吸力，還可以測量基質吸力。
[0005]本發明采取的技術方案為:一種基于濾紙法的非飽和土吸力測量裝置，包括取土管、套管、測量管、濾紙插入裝置、 小型切土刀、濾紙隔離裝置;所述取土管和測量管內嵌在套管中，所述套管的上端設有橡膠圈，并在中部偏上設有半環狀開口，將濾紙放置在所述濾紙插入裝置，并插入所述套管半環狀開口中，抽走濾紙插入裝置，推動測量管使土樣與土樣緊貼，一段時間濾紙與土的水汽平衡后，取出濾紙，測量其含水率，根據濾紙的含水率和吸力曲線，推算土中吸力。
[0006]進一步的，所述取土管為不銹鋼制圓管，底部為楔型，上部帶有凸出卡環，嵌套在所述套管中。
[0007]進一步的，所述測量管為鋼制圓管或鋁制管，上部設有橡膠圈，插在所述套管中， 并可以在所述套管中抽插移動。
[0008]進一步的，所述測量管上部可以固定連接在鉆桿上。
[0009]進一步的，所述套管為鋼制管或硬質有機玻璃管，底部為楔型，上部通過螺栓與測量管固定連接。
[0010]進一步的，所述套管中部設有兩個貫通的矩形孔，矩形孔上部2cm處開有半環狀開口，開口厚度為5mm。
[0011]進一步的，所述套管可相對嵌在其內的測量管和取土管轉動。
[0012]進一步的，所述濾紙插入裝置為叉型結構，內設有卡槽。
[0013]進一步的，所述小型切土刀為高強度不銹鋼刀片，厚度為2mm，可插入所述套管中部貫穿的矩形孔中并固定。
[0014]進一步的，濾紙隔離裝置為帶孔圓盤，材質為有機玻璃或是硬質塑料，厚度為4mm， 可以通過所述套管的上部開口平放入測量管中。[〇〇15] 一種基于濾紙法的非飽和土吸力現場測量方法，用鉆孔器在試驗區鉆出一定深度的孔洞，然后將所述基于濾紙法非飽和土吸力現場測量裝置固定在鉆桿上，向下擠壓鉆桿將所述現場測量裝置壓入土中，提升鉆桿，并將現場測量裝置取到地表或是開口處露出地表，插入小型切土刀并旋轉套管，剪切土樣，然后將剪裁并處理好的三張濾紙，用鑷子放入測量管中并壓緊濾紙，并將裝置插入洞中，或運輸到實驗室，一段時間后，濾紙與周圍的土體的水汽交換平衡后，取出測量裝置，并從中去取出濾紙，進行稱量測算。
[0016]本發明一種基于濾紙法的非飽和土吸力現場測量裝置，的有益之處是:(1)本發明可以替代部分原狀土取土器的功能，實現取土后即測量，減少外界因素對土體的擾動；(2)本發明中測量管和取土管嵌套在套管中，并在測量管上部設有橡膠圈，整個取土與測量過程都是在相對密閉環境中進行，保證了原狀土的水分特征；(3)通過在套管上貫通的小矩形孔中插入小型切土刀，并旋轉套筒完成對原狀土的切割和土樣制備，將土體與外部設備接觸的面積降到最小，有效避免原狀土被擾動；(4)測量管在套管中可以進行抽插運動，通過抽插可以壓緊濾紙，從而避免因濾紙與土體貼合不好導致的吸力測量誤差；(5)濾紙的放入過程中是通過濾紙插入裝置放入，避免濾紙放入過程中的褶皺現象；(6)可通過放入濾紙隔離裝置實現對原狀土的基質吸力的測量；(7)本發明結構簡單，易于操作，從取土到測量連續操作，簡單易用，且制造成本低，適合推廣應用。【附圖說明】[〇〇17]圖1非飽和土吸力測量裝置剖面結構示意圖。
[0018]圖2非飽和土吸力測量裝置左、右側視圖。[〇〇19]圖3濾紙插入裝置結構示意圖。[〇〇2〇]圖4濾紙隔離裝置示意圖。[〇〇21]圖5非飽和土吸力測量裝置測量方法示意圖。[〇〇22]圖中:1一取土管，2—測量管，3—套管，31—半圓形環狀開口，32—貫穿孔，33-橡膠圈，34—螺栓，4 一濾紙插入裝置，5—小型切土刀，6—濾紙隔離裝置，7—原狀土樣，8—濾紙，9一密封膠帶。【具體實施方式】[〇〇23]如圖3所示，一種基于濾紙法的非飽和土吸力現場測量裝置，包括取土管1、測量管 2、套管3、濾紙插入裝置4、小型切土刀5和濾紙隔離裝置6。取土管1和測量管2內嵌在套管3 中，套管3上部內側設有橡膠圈33,橡膠圈33與測量管2緊密連接;套管3頂部通過螺栓34與測量管2固定連接，套管3中間內部設有卡槽，套管3卡槽上部開有直徑為長lcm高3mm的貫穿矩形孔32,矩形孔32上部2cm處，開有半圓形環狀開孔31;拆除螺栓34,套管3與取土管1、測量管2可以相對轉動，且測量管2可以在套管3中實現抽插活塞運動。
[0024]首先用鉆孔器在試驗場地鉆一孔洞，深度為設計測量試驗深度，然后提升鉆孔器， 并將鉆桿與非飽和土吸力測量裝置的上部固定連接，將非飽和吸力測量裝置放入孔中，并靜壓或旋轉，將非飽和吸力測量裝置壓入試驗土層中，緩慢提升非飽和土吸力測量裝置至地表或開口處露出地表，完成取土工作。將硬質小型切土刀5插入套管3中部貫穿矩形孔32 中，并固定牢固，取下螺栓34,旋轉套管3—圈以實現對測量管2中土樣7的切割，上拔測量管 2至套管3上部半圓形環狀開口 31上部，將裝有濾紙的濾紙插入裝置4,插入到半圓形環狀開口31中，并向下輕推測量管3,使得測量管3壓在濾紙插入裝置4上，輕輕拔出濾紙插入裝置 10,并將濾紙8留在測量管3中，向下推擠測量管2,并拔出小型切土刀5,用膠帶9密封套管3 中部的貫穿矩形小孔32,進一步推擠測量管2,使得濾紙緊貼在取土管1內的土體7上，隨后用膠帶9將套管3上部半圓形環狀開口 31密封;根據試驗設計，將測量裝置取土管1下部密封帶回實驗室或直接將測量裝置埋入孔中，待一個星期后，濾紙與土的水汽平衡后，打開套管，迅速取出濾紙進行量測其含水率，根據率定的含水率與吸力關系曲線推算非飽和土的基質吸力。
[0025]或者在上述步驟，向非飽和土吸力測量裝置中插入濾紙前，先將所述濾紙隔離裝置6插入套管3上部半圓形環狀開口 31中，然后另取一塊濾紙隔離裝置6并使其底部與濾紙相連，一同放入濾紙插入裝置4中，并將濾紙插入裝置4插入到半圓形環狀開口31中，并向下輕推測量管3,使得測量管3壓在濾紙隔離裝置6上，輕輕拔出濾紙插入裝置4,并將濾紙8及濾紙隔離裝置6留在測量管3中，向下推擠測量管2,并拔出小型切土刀5,用膠帶密封套管3 中部的貫穿矩形孔32,進一步推擠測量管2,使得濾紙緊壓在放入測量管2中的濾紙隔離裝置6上，隨后用膠帶將套管3上部半圓形環狀開口 31密封;根據試驗設計，將測量裝置取土管 1下部密封帶回實驗室或直接將測量裝置埋入孔中，待一個星期后，濾紙與土的水汽平衡后，打開套管3,迅速取出濾紙進行量測其含水率，根據率定的含水率與吸力關系曲線推算非飽和土的總吸力。
【主權項】
1.一種基于濾紙法的非飽和土吸力測量裝置，包括取土管、套管、測量管、濾紙插入裝 置、小型切土刀、濾紙隔離裝置;所述取土管和測量管內嵌在套管中，套管可相對嵌在其內 的測量管和取土管轉動，所述測量管上部可以固定連接在鉆桿上。2.根據權利要求1所述的一種基于濾紙法的非飽和土吸力測量裝置，其特征在于:所述 取土管為不銹鋼制圓管，底部為楔型，上部帶有凸出卡環，嵌套在所述套管中。3.根據權利要求1所述的一種基于濾紙法的非飽和土吸力測量裝置，其特征在于:所述 測量管為鋼制圓管或鋁制管，上部設有橡膠圈，插在所述套管中，并可以在所述套管中抽插 移動。4.根據權利要求1所述的一種基于濾紙法的非飽和土吸力測量裝置，其特征在于:所述 套管為鋼制管或硬質有機玻璃管，底部為楔型，上部通過螺栓與測量管固定連接，套管中部 設有兩個貫通的矩形孔，矩形孔上部2cm處開有半環狀開口，開口厚度為5mm。
【文檔編號】G01N5/02GK106092809SQ201511004694
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年12月29日
【發明人】劉強, 孫彥峰, 張蘭青, 孫濤
【申請人】山東科技大學