輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置及測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置及測(cè)試方法,測(cè)試裝置包括貫入系統(tǒng)與支架,貫入系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)連接變速箱,蝸桿向下穿過(guò)變速箱后連接壓力傳感器和位移傳感器再連接取芯樣管,取芯樣管下端設(shè)有轉(zhuǎn)頭,蝸桿表面有旋轉(zhuǎn)螺紋,變速箱通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺紋驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng);支架為面板下面設(shè)置柱腿,柱腿下面設(shè)置底座;貫入系統(tǒng)中變速箱和電動(dòng)機(jī)設(shè)置于支架面板上,蝸桿向下穿過(guò)面板;測(cè)試方法為將取芯樣管端頭與輕質(zhì)土表面預(yù)接觸,記錄壓力傳感器、位移傳感器初始值;然后開(kāi)啟電動(dòng)機(jī),調(diào)節(jié)變速箱,貫入取芯樣管,貫入過(guò)程中同步記錄壓力、位移值;待貫入至指定深度,即可停止試驗(yàn)。本發(fā)明可快速確定施工期氣泡混合輕質(zhì)土沿路堤不同深度的強(qiáng)度特性。
【專利說(shuō)明】輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程建筑領(lǐng)域,具體涉及一種輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輕質(zhì)土作為一種新型的巖土材料,因其具有輕質(zhì)性、自立性、自密性、容重和強(qiáng)度可調(diào)節(jié)性、施工便捷性、保溫隔熱性等特點(diǎn),已在地鐵上覆荷載超載、地下管線與地下空洞填充、保溫隔熱等方面成功應(yīng)用,并逐步應(yīng)用至高等級(jí)公路路堤填筑工程。輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度大小,將影響澆筑厚度、澆筑間隔等施工工藝,而且將影響輕質(zhì)土路堤最終填筑質(zhì)量,如:輕質(zhì)土路堤裂縫的萌生等質(zhì)量問(wèn)題。因此,輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試具有較大的工程價(jià)值。
[0003]目前,國(guó)內(nèi)外沒(méi)有針對(duì)輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,一般而言,輕質(zhì)土屬于類水泥制品,因此與輕質(zhì)土相關(guān)的強(qiáng)度測(cè)試,主要是混凝土強(qiáng)度測(cè)試裝置。然而,輕質(zhì)土與混凝土有極大差異,如輕質(zhì)土內(nèi)部含有大量氣泡,密度相當(dāng)于普通水泥混凝土的1/5-1/8左右,抗壓強(qiáng)度一般在0.3-5MPa之間。因此,目前混凝土強(qiáng)度的測(cè)試裝置對(duì)于輕質(zhì)土并不適用,而且部分強(qiáng)度的測(cè)試規(guī)程也做了明確說(shuō)明,如,《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)中1.0.2條文明確表明,回彈法不適合表層和內(nèi)部強(qiáng)度有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土強(qiáng)度檢測(cè);《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS-03:2007)中1.0.2條文明確表明,鉆芯法強(qiáng)度僅適用于10-100MPA之間的混凝土強(qiáng)度檢測(cè);《超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS-02:2005)中1.0.3條文說(shuō)明中明確表明,該規(guī)程適用于密度為2400kg/m3 (輕質(zhì)土密度小于1000kg/m3)左右的結(jié)構(gòu)混凝土等。因此,氣泡混合輕質(zhì)土用于路堤填筑,其施工期內(nèi)部強(qiáng)度的獲取目前仍沒(méi)有可靠裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置及測(cè)試方法,本發(fā)明可快速確定施工期氣泡混合輕質(zhì)土沿路堤不同深度的強(qiáng)度特性,優(yōu)化施工澆筑厚度、澆筑均勻度、時(shí)間間隔等工藝,從施工工藝角度提高氣泡混合輕質(zhì)土路堤填筑質(zhì)量。
[0005]輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,包括貫入系統(tǒng)與支架,貫入系統(tǒng)包括蝸桿、變速箱、電動(dòng)機(jī)、壓力傳感器、位移傳感器、取芯樣管和鉆頭;其中電動(dòng)機(jī)連接變速箱,蝸桿向下穿過(guò)變速箱后連接壓力傳感器和位移傳感器再連接取芯樣管,取芯樣管下端設(shè)有轉(zhuǎn)頭,鉆頭為環(huán)向無(wú)內(nèi)外摩阻力鉆頭,蝸桿表面有旋轉(zhuǎn)螺紋,變速箱通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺紋驅(qū)動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng);支架包括面板、柱腿和底座,面板下面設(shè)置柱腿,柱腿下面設(shè)置底座;貫入系統(tǒng)中變速箱和電動(dòng)機(jī)設(shè)置于支架面板上,蝸桿向下穿過(guò)面板。
[0006]所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,可以為壓力傳感器一端連接蝸桿,另一端連接取芯樣管;位移傳感器為拉線式傳感器,有固定端與同步伸長(zhǎng)端,其中固定端固定于面板的底部,同步伸長(zhǎng)端固定于取芯樣管的頂端,取芯樣管貫入過(guò)程中,位移傳感器同步伸長(zhǎng)記錄相應(yīng)的貫入位移量。
[0007]所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,所述環(huán)向無(wú)內(nèi)外摩阻力鉆頭可以為圓錐形鉆頭,內(nèi)部空心,底面內(nèi)部空心內(nèi)徑與取芯樣管內(nèi)徑相同,鉆頭頂端開(kāi)口,開(kāi)口處內(nèi)徑小于取芯樣管內(nèi)徑;鉆頭嵌套于取芯樣管上,通過(guò)螺栓連接,嵌套部分的外徑小于鉆頭底面外徑。
[0008]所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置測(cè)試輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度的方法,包括以下步驟:
[0009]步驟一,組裝并調(diào)試儀器,待澆筑完畢的輕質(zhì)土固化后將儀器放置于貫入位置處并在儀器底座周圍施加反力;
[0010]步驟二,將取芯樣管端頭與輕質(zhì)土表面接觸,記錄壓力傳感器、位移傳感器初始值;
[0011 ] 步驟三,開(kāi)啟電動(dòng)機(jī),調(diào)節(jié)變速箱,貫入取芯樣管,貫入過(guò)程中同步記錄壓力、位移值;
[0012]步驟四,待貫入至需測(cè)深度,即可停止試驗(yàn)。
[0013]所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置測(cè)定輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度的方法,步驟三中貫入取芯樣管的速度可以為50-60mm/min。
[0014]鉆頭與取芯樣管為螺栓連接,當(dāng)樣管旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí),傳統(tǒng)樣管的內(nèi)外壁與土體摩擦,隨著深度增加,摩擦力隨之增加,鉆頭處土體抗壓強(qiáng)度無(wú)法直接從儀器貫入阻力得出,貫入阻力包括錐頭壓力、樣管側(cè)壁摩擦力。本發(fā)明的鉆頭改進(jìn)之處在于:氣泡混合輕質(zhì)土為水泥制品,貫入過(guò)程中,土體變形量小,鉆頭內(nèi)壁與樣管內(nèi)土體沒(méi)有直接接觸,因此沒(méi)有內(nèi)摩阻力;鉆頭外部上端AE面與土體也沒(méi)有接觸,樣管外壁與土樣也沒(méi)有接觸,因此儀器貫入時(shí)無(wú)外摩阻力,外摩阻力為AD1面上阻力。鉆進(jìn)完成后回旋提出樣管時(shí),因CD1傾斜面作用,氣泡混合輕質(zhì)土芯樣即可被帶出。
[0015]本發(fā)明可快速確定施工期氣泡混合輕質(zhì)土沿路堤不同深度的強(qiáng)度特性,優(yōu)化施工澆筑厚度、澆筑均勻度、時(shí)間間隔等工藝,從施工工藝角度提高氣泡混合輕質(zhì)土路堤填筑質(zhì)量。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置示意圖,其中,I為蝸桿,2為變速箱,3為電動(dòng)機(jī),4為面板,5為壓力傳感器,6為位移傳感器,7為取芯樣管,8為鉆頭,9為柱腿,10為底座;
[0017]圖2為環(huán)向無(wú)內(nèi)摩阻力鉆頭的受力分析圖;
[0018]圖3為輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度測(cè)試曲線;
[0019]圖4為輕質(zhì)土施工期沿路堤深度強(qiáng)度曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示,輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,包括貫入系統(tǒng)與支架,貫入系統(tǒng)包括蝸桿1、變速箱2、電動(dòng)機(jī)3、壓力傳感器5、位移傳感器6、取芯樣管7和鉆頭8 ;其中電動(dòng)機(jī)3連接變速箱2,蝸桿I向下穿過(guò)變速箱2后連接壓力傳感器5和位移傳感器6再連接取芯樣管7,取芯樣管7下端設(shè)有轉(zhuǎn)頭8,鉆頭8為環(huán)向無(wú)內(nèi)外摩阻力鉆頭,蝸桿I表面有旋轉(zhuǎn)螺紋,變速箱2通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺紋驅(qū)動(dòng)蝸桿I轉(zhuǎn)動(dòng);支架包括面板4、柱腿9和底座10,面板4下面設(shè)置柱腿9,柱腿9下面設(shè)置底座10 ;貫入系統(tǒng)中變速箱2和電動(dòng)機(jī)3設(shè)置于支架面板4上,蝸桿I向下穿過(guò)面板4。
[0022]本實(shí)施例中壓力傳感器5 —端連接蝸桿1,另一端連接取芯樣管7,兩端都為剛性連接;位移傳感器6為拉線式傳感器,有固定端與同步伸長(zhǎng)端,其中固定端固定于面板4的底部,同步伸長(zhǎng)端固定于取芯樣管7的頂端,取芯樣管7貫入過(guò)程中,位移傳感器6同步伸長(zhǎng)記錄相應(yīng)的貫入位移量;同時(shí)鉆頭8為圓錐形鉆頭,內(nèi)部空心,底面內(nèi)部空心內(nèi)徑與取芯樣管7內(nèi)徑相同,鉆頭8頂端開(kāi)口,開(kāi)口處內(nèi)徑小于取芯樣管7內(nèi)徑;鉆頭8嵌套于取芯樣管7上,嵌套部分的外徑小于鉆頭底面外徑。
[0023]對(duì)一施工工地輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定,步驟如下:
[0024]步驟一,選取澆筑場(chǎng)地平整區(qū)域進(jìn)行貫入,操作工作區(qū)間為4m2,組裝并調(diào)試儀器,待 澆筑完畢的輕質(zhì)土固化6.5小時(shí)后將儀器于貫入位置處在并在儀器底座周圍施加反力;
[0025]步驟二,將取芯樣管7端頭與輕質(zhì)土表面接觸,記錄壓力傳感器5、位移傳感器6初始值;步驟三,開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)3,調(diào)節(jié)變速箱2,貫入取芯樣管7,其中取芯樣管7的速度為50-60mm/min,貫入過(guò)程中同步記錄壓力、位移值;因?qū)嶋H操作中不能準(zhǔn)確地以恒定速度進(jìn)行貫入,因此只需保證貫入速度為50-60mm/min即可。
[0026]步驟四,待貫入至800mm深度后停止試驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理如下:
[0027]如圖2所示,AB為本實(shí)施例中鉆頭8與取芯樣管7的外徑差,長(zhǎng)為20mm;而為
取芯樣管7的壁厚,厚度為IOmm ;石5為鉆頭8尾部?jī)?nèi)徑收縮值,大小為IOmm -,O1D1為鉆頭
8端部半徑,大小為r -M1為鉆頭8的長(zhǎng)度,大小為h ; ADt為鉆頭8圓錐面的母線長(zhǎng),大小為L(zhǎng)5PiS貫入力;Z AD1D為圓錐體的半頂角,大小為Θ。
[0028]\)XJDx為母線的圓錐體表面積:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:包括貫入系統(tǒng)與支架,貫入系統(tǒng)包括蝸桿(I)、變速箱(2)、電動(dòng)機(jī)(3)、壓力傳感器(5)、位移傳感器(6)、取芯樣管(7)和鉆頭(8);其中電動(dòng)機(jī)(3)連接變速箱(2),蝸桿(I)向下穿過(guò)變速箱(2)后連接壓力傳感器(5)和位移傳感器(6)再連接取芯樣管(7),取芯樣管(7)下端設(shè)有轉(zhuǎn)頭(8),鉆頭(8)為環(huán)向無(wú)內(nèi)外摩阻力鉆頭,蝸桿(I)表面有旋轉(zhuǎn)螺紋,變速箱(2)通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺紋驅(qū)動(dòng)蝸桿(I)轉(zhuǎn)動(dòng);支架包括面板(4 )、柱腿(9 )和底座(10 ),面板(4 )下面設(shè)置柱腿(9 ),柱腿(9 )下面設(shè)置底座(10);貫入系統(tǒng)中變速箱(2)和電動(dòng)機(jī)(3)設(shè)置于支架面板(4)上,蝸桿(I)向下穿過(guò)面板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:壓力傳感器(5)—端連接蝸桿(1),另一端連接取芯樣管(7);位移傳感器(6)為拉線式傳感器,有固定端與同步伸長(zhǎng)端,其中固定端固定于面板(4)的底部,同步伸長(zhǎng)端固定于取芯樣管(7)的頂端,取芯樣管(7)貫入過(guò)程中,位移傳感器(6)同步伸長(zhǎng)記錄相應(yīng)的貫入位移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述環(huán)向無(wú)內(nèi)外摩阻力鉆頭為圓錐形鉆頭,內(nèi)部空心,底面內(nèi)部空心內(nèi)徑與取芯樣管(7)內(nèi)徑相同,鉆頭(8)頂端開(kāi)口,開(kāi)口處內(nèi)徑小于取芯樣管(7)內(nèi)徑;鉆頭(8)嵌套于取芯樣管(7)上,通過(guò)螺栓連接,嵌套部分的外徑小于鉆頭底面外徑。
4.權(quán)利要求所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置測(cè)試輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度的方法,其特征在于:包括以下步驟: 步驟一,組裝并調(diào)試儀器,待澆筑完畢的輕質(zhì)土固化后將儀器放置于貫入位置處并在儀器底座周圍施加反力; 步驟二,將取芯樣管端頭與輕質(zhì)土表面接觸,記錄壓力傳感器、位移傳感器初始值; 步驟三,開(kāi)啟電動(dòng)機(jī),調(diào)節(jié)變速箱,貫入取芯樣管,貫入過(guò)程中同步記錄壓力、位移值; 步驟四,待貫入至需測(cè)深度,即可停止試驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度測(cè)試裝置測(cè)定輕質(zhì)土施工期路堤深度強(qiáng)度的方法,其特征在于:步驟三中貫入取芯樣管的速度為50-60mm/min。
【文檔編號(hào)】E02D1/00GK103981848SQ201410183350
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】劉鑫, 洪寶寧, 朱俊杰, 徐奮強(qiáng), 崔猛, 盛柯 申請(qǐng)人:河海大學(xué)