一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法
专利汇可以提供一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及高速 铁 路技术领域，公开了一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，开挖试验基坑、临空面，临空面深度大于基坑深度；基坑底部挖圆形试验区域、沟槽、渗流通道孔，完成后对各试验区域进行整平；沿渗流通道孔周围挖竖向湿度 传感器 放置孔；在临空面 侧壁 上挖横向 湿度传感器 放置孔；放置孔中放湿度传感器，安装湿度巡检仪、出 水 孔注水管、渗流通道管件、防水膜、加载 底板 、机电百分表、加载立柱、加载顶板、堆载物、蓄水桶等，放置孔内的多余空间用细沙填埋 挤压 密实；渗流通道加满水试验开始。记录机电百分表数值，结合设定的参数，计算出试验区域泥岩竖向总膨胀量。有益效果：施工便捷、自动化程度高、成本低。，下面是一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法专利的具体信息内容。
1.一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征是：其结构包括加载顶板（1），加载顶板（1）的上表面放置堆载物（2）、加载顶板（1）下表面为加载立柱（3），所述加载立柱（3）的底部放置于加载底板（4）之上，所述加载底板（4）的上表面设置有伸缩装置（5），伸缩装置（5）顶部设有顶板，顶板上表面与机电百分表（7）的触头接触，所述机电百分表（7）固定于横梁（9），所述横梁（9）固定于地面（32）；所述机电百分表（7）通过位移信号线（10）连接位移显示器（11），所述位移显示器（11）通过电源线（12）连接于控制器（13）；所述加载底板（4）设置有湿度感应器（16）和注水管孔（17），所述湿度感应器（16）通过第一湿度信号线（18）与湿度控制开关（19）连接，所述湿度控制开关（19）通过电线（20）与电动执行机构（21）连接，所述电动执行机构（21）连接电动阀门（22），电动阀门（22）由电动执行机构（21）控制开闭，所述电动阀门（22）设置在输水管（23）上，输水管（23）一头与蓄水桶（24）相连，输水管（23）另一头放置于注水管孔（17）内，输水管（23）上安装流量计（25）和手动阀门（26），蓄水桶（24）放置于地面（32），所述湿度控制开关（19）通过电源线（12）连接于控制器（13）；所述加载底板（4）底面布置防水膜（33）和砂（34），所述砂（34）的下表面设有多出水孔注水管（27），多出水孔注水管（27）上设有注水口（39）、湿度感应口（40）、出水口（41），注水口（39）与输水管（23）相连，湿度感应口（40）与湿度感应器（16）相连，出水口（41）与渗流通道（28）相连通，渗流通道（28）为竖向，渗流通道（28）内部中空、外壁上均匀地开设有若干渗水孔，所述渗流通道（28）周围布设有湿度传感器（29），所述湿度传感器（29）通过第二湿度信号线（30）连接于湿度巡检仪（31），所述湿度巡检仪（31）通过电源线（12）与控制器（13）相连；所述控制器（13）有3对接线头，其中一对接线头正负极与位移显示器（11）、湿度控制开关（19）、湿度巡检仪（31）各自的供电线接头连接，一对接线头正负极与蓄电池（14）相连，一对接线头正负极与电源相连；
操作、测定过程：1）在计划测量区域选择一块场地，清除地表浮土，开挖试验基坑，基坑开挖完成后，对坑底整平；
2）在基坑一侧开挖临空面，临空面深度大于基坑深度；
3）基坑底部开挖圆形试验区域，完成后对各试验区域进行整平；
4）将基坑圆形区域挖出与多出水孔注水管形状相配合的沟槽；
5）在沟槽中向下钻渗流通道孔，渗流通道孔用来放入渗流通道，渗流通道孔沿圆周向均匀布置，渗流通道孔之间的位置布置是与渗流通道管件的布置相匹配的；沿渗流通道孔周围开挖竖向湿度传感器放置孔；在基坑下方的临空面侧壁上开挖横向湿度传感器放置孔；
6）将横向湿度传感器（36）和竖向湿度传感器（38）分别放置在横向湿度传感器放置孔和竖向湿度传感器放置孔中，并将放置孔内的多余空间用细沙填埋挤压密实，将横向、竖向湿度传感器信号线与湿度巡检仪（31）相连，湿度巡检仪开机，查看湿度传感器运行是否正常，如有异常立即更换；
7）将多出水孔注水管（27）下方的出水口与渗流通道（28）管件上端连接组装；渗流通道（28）管件放置于渗流通道孔内，多出水孔注水管（27）放置于开挖好圆形区域的沟槽中；
8）在基坑圆形区域铺一层砂，砂面与多出水孔注水管保持水平平齐，用防水膜覆盖砂面与多出水孔注水管，防止水分从土体表面蒸发；
9）将加载底板（4）放置于防水膜上，加载底板（4）的注水管孔（17）与多出水孔注水管的注水口对应连接，加载底板（4）的湿度感应器放置孔与多出水孔注水管的湿度感应口对应连接；
10）在加载底板（4）上表面放置伸缩装置（5），伸缩装置顶放置机电百分表（7）触头，机电百分表（7）固定于横梁（9），并将机电百分表连接位移显示器（11），之后安装加载立柱（3）和加载顶板（1），在加载顶板（1）上表面放置堆载物（2），使其达到目标上覆荷载值；
11）待机电百分表读数稳定后，将湿度控制开关（19）通电，打开手动阀门（26），电动执行机构、电动阀门与湿度控制开关联动，当湿度感应器湿度为设定低值，湿度控制开关接收湿度信号设定低值，湿度控制开关控制电动执行机构、电动阀门开启，水从蓄水桶经输水管流入多出水孔注水管，再流入渗流通道中；当湿度感应器湿度为设定高值，湿度控制开关接收湿度信号设定高值，湿度控制开关控制电动执行机构、电动阀门关闭，停止向渗流通道注水，试验开始；
12）横向湿度传感器和竖向湿度传感器读数稳定后，表明试验区域泥岩已均匀、完全渗水，记录此时每个机电百分表的读数，以5个机电百分表为例，读数分别为h1、h2、h3、h4、h5，单位为mm；
13）试验区域泥岩竖向膨胀量削减计算：
① 渗流通道孔
渗流通道孔数量以13个为例，孔直径为d（1 mm），渗流通道直径为d（2 mm），由于渗流通道孔与渗流通道不可能完全密贴，因此渗流通道与渗流通道孔之间存在间隙，但泥岩既有竖向膨胀，又有侧向膨胀，存在间隙必定被泥岩膨胀完全填充，假设渗流通道高度为H（mm），则间隙总体积为：V1= （mm3），试验区域泥岩直径
为D（mm），则换算为泥岩竖向膨胀量为：h6= （mm）；
② 竖向湿度传感器放置孔
竖向湿度传感器放置孔以10个为例，孔直径为d（3 mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为
50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩侧向膨胀挤密，则砂子20%孔隙总体积为：V2= = ，试验区域泥岩直径为D（mm），则换算为泥
岩竖向膨胀量为：h7= （mm）；
③ 横向湿度传感器放置孔
横向湿度传感器放置孔有1个，为横向长孔槽，长度为试验区域泥岩直径D（mm），孔径为d（3 mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩竖向膨胀挤密，则砂子20%孔隙体积为：V3= = ，换算为
泥岩竖向膨胀量为：h8= （mm）；
14）试验区域泥岩竖向总膨胀量h的计算
如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：
所述伸缩装置（5）为套管与内杆套接的结构，套管上设有调节螺丝（6），调节螺丝（6）顶紧内杆，使内杆处于不同的高度。
2.如权利要求2所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：伸缩装置（5）数量为5个，一个放置于加载底板（4）中心，其余4个放置于加载底板1/2半径处，在以加载底板（4）中心为圆心的圆周上均匀布设。
3.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述横梁（9）为钢铁材料，所述机电百分表（7）通过磁性表座（8）固定于横梁（9）的下表面。
4.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述的多出水孔注水管（27）是圆钢管加工而成，其上表面有一个5cm高的注水口（39）和一个5cm高的湿度感应口（40），且注水口（39）外径与注水管孔（17）内径相匹配，湿度感应口（40）与湿度感应器（16）直径相匹配，其下表面有13个5cm长的出水口（41），且出水口（41）外径与渗流通道（28）内径相匹配。
5.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述的渗流通道（28）为圆钢管，共计13个，分为最外侧8个和内侧5个两种布置，其中内侧5个均匀布置4列梅花状渗水孔，最外侧8个仅在朝内侧位置均匀布置2列梅花状渗水孔。
6.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述的湿度传感器（29）数量为21个，分3种方式布置，第一种方式为2个湿度传感器（29），布置于渗流通道（28）竖向1/2位置处，第二种方式为3个湿度传感器（29），布置于渗流通道（28）底部，第三种方式为16个湿度传感器（29），分为2层，每层8个，沿加载底板（4）中心顺时针方向22.5°、67.5°、112.5°、157.5°、202.5°、247.5°、292.5°、337.5°分别布设于渗流通道（28）竖向1/3位置处和2/3位置处。
7.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述控制器（13）的其中一对接线头正负极与太阳能电池板（15）相连，在白天时，太阳能电池板（15）通过控制器（13）对湿度控制开关（19）、湿度巡检仪（31）、电动执行机构（21）、电动阀门（22）、位移显示器（11）供电，也对蓄电池（14）进行充电；在夜晚时，通过蓄电池（14）对湿度控制开关（19）、湿度巡检仪（31）、电动执行机构（21）、电动阀门（22）、位移显示器（11）供电。
8.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述位移显示器（11）、湿度巡检仪（31）具有无线信号传输功能。
9.如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述渗流通道（28）侧壁的渗水孔的孔径大小从下往上呈逐渐增大的趋势。
一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法
技术领域
背景技术
发明内容
3）基坑底部开挖圆形试验区域，完成后对各试验区域进行整平；
4）将基坑圆形区域挖出与多出水孔注水管形状相配合的沟槽；
5）在沟槽中向下钻渗流通道孔，渗流通道孔用来放入渗流通道，渗流通道孔沿圆周向均匀布置，渗流通道孔之间的位置布置是与渗流通道管件的布置相匹配的；沿渗流通道孔周围开挖竖向湿度传感器放置孔；在基坑下方的临空面侧壁上开挖横向湿度传感器放置孔；
6）将横向湿度传感器和竖向湿度传感器分别放置在横向湿度传感器放置孔和竖向湿度传感器放置孔中，并将放置孔内的多余空间用细沙填埋挤压密实，将横向、竖向湿度传感器信号线与湿度巡检仪相连，湿度巡检仪开机，查看湿度传感器运行是否正常，如有异常立即更换；
7）将多出水孔注水管下方的出水口与渗流通道管件上端连接组装；渗流通道管件放置于渗流通道孔内，多出水孔注水管放置于开挖好圆形区域的沟槽中；
8）在基坑圆形区域铺一层砂，砂面与多出水孔注水管保持水平平齐，用防水膜覆盖砂面与多出水孔注水管，防止水分从土体表面蒸发；
9）将加载底板放置于防水膜上，加载底板的注水管孔与多出水孔注水管的注水口对应连接，加载底板的湿度感应器放置孔与多出水孔注水管的湿度感应口对应连接；
10）在加载底板上表面放置伸缩装置，伸缩装置顶放置机电百分表触头，机电百分表固定于横梁，并将机电百分表连接位移显示器，之后安装加载立柱和加载顶板，在加载顶板上表面放置堆载物，使其达到目标上覆荷载值；
11）待机电百分表读数稳定后，将湿度控制开关通电，打开手动阀门，电动执行机构、电动阀门与湿度控制开关联动，当湿度感应器湿度为设定低值，湿度控制开关接收湿度信号设定低值，湿度控制开关控制电动执行机构、电动阀门开启，水从蓄水桶经输水管流入多出水孔注水管，再流入渗流通道中；当湿度感应器湿度为设定高值，湿度控制开关接收湿度信号设定高值，湿度控制开关控制电动执行机构、电动阀门关闭，停止向渗流通道注水，试验开始；
12）横向湿度传感器和竖向湿度传感器读数稳定后，表明试验区域泥岩已均匀、完全渗水，记录此时每个机电百分表的读数，以5个机电百分表为例，读数分别为h1、h2、h3、h4、h5，单位为mm；
13）试验区域泥岩竖向膨胀量削减计算：
① 渗流通道孔
渗流通道孔数量以13个为例，孔直径为d（1 mm），渗流通道直径为d（2 mm），由于渗流通道孔与渗流通道不可能完全密贴，因此渗流通道与渗流通道孔之间存在间隙，但泥岩既有竖向膨胀，又有侧向膨胀，存在间隙必定被泥岩膨胀完全填充，假设渗流通道高度为H（mm），则间隙总体积为：V1= （mm3），试验区域泥岩直径
为D（mm），则换算为泥岩竖向膨胀量为：h6= （mm）；
② 竖向湿度传感器放置孔
竖向湿度传感器放置孔以10个为例，孔直径为d（3 mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为
50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩侧向膨胀挤密，则砂子20%孔隙总体积为：V2= = ，试验区域泥岩直径为D（mm），则换算为泥
岩竖向膨胀量为：h7= （mm）；
③ 横向湿度传感器放置孔
横向湿度传感器放置孔有1个，为横向长孔槽，长度为试验区域泥岩直径D（mm），孔径为d（3 mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩竖向膨胀挤密，则砂子20%孔隙体积为：V3= = ，换算为
泥岩竖向膨胀量为：h8= （mm）；
14）试验区域泥岩竖向总膨胀量计算
。
图3是基坑开挖立面图；
图4为多出水孔注水管示意图；
图5为内侧渗流通道侧面展开图；
图6为外侧渗流通道侧面展开图；
图7为本发明结构示意图；
图8是梅花状渗水孔示意图；
图中：1-加载顶板、2-堆载物、3-加载立柱、4-加载底板、5-伸缩装置、6-调节螺丝、7-机电百分表、8-磁性表座、9-横梁、10-位移信号线、11-位移显示器、12-电源线、13-控制器、
14-蓄电池、15-太阳能电池板、16-湿度感应器、17-注水管孔、18-第一湿度信号线、19-湿度控制开关、20-电线、21-电动执行机构、22-电动阀门、23-输水管、24-蓄水桶、25-流量计、
26-手动阀门、27-多出水孔注水管、28-渗流通道、29-湿度传感器、30-第二湿度信号线、31-湿度巡检仪、32-地面、33-砂、34-防水膜、35-临空面、36-横向湿度传感器、37-渗水通道、
38-竖向湿度传感器、39-横向钻孔、40-非试验区域、41-注水口、42-湿度感应口、43-出水口、44-梅花状渗水孔。
具体实施方式
26，蓄水桶24放置于地面32，所述湿度控制开关19通过电源线12连接于控制器13；所述加载底板4底面布置防水膜33和砂34，所述砂34的下表面设有多出水孔注水管27，多出水孔注水管27上设有注水口39、湿度感应口40、出水口41，注水口39与输水管23相连，湿度感应口40与湿度感应器16相连，出水口41与渗流通道28相连通，渗流通道28为竖向，渗流通道28内部中空、外壁上均匀地开设有若干渗水孔，所述渗流通道28周围布设有湿度传感器29，所述湿度传感器29通过第二湿度信号线30连接于湿度巡检仪31，所述湿度巡检仪31通过电源线12与控制器13相连；所述控制器13有3对接线头，其中左侧一对接线头正负极与位移显示器
11、湿度控制开关19、湿度巡检仪31连接，中间一对正负极与蓄电池14相连，右侧一对接线头正负极与太阳能电池板15相连，在白天时，太阳能电池板15通过控制器13对湿度控制开关19、湿度巡检仪31、电动执行机构21、电动阀门22、位移显示器11供电，也对蓄电池14进行充电；在夜晚时，通过蓄电池14对湿度控制开关19、湿度巡检仪31、电动执行机构21、电动阀门22、位移显示器11供电。
渗流通道孔数量为13个，孔直径为d（1 mm），渗流通道直径为d（2 mm），由于渗流通道孔与渗流通道不可能完全密贴，因此渗流通道与渗流通道孔之间存在间隙，但泥岩既有竖向膨胀，又有侧向膨胀，存在间隙必定被泥岩膨胀完全填充，假设渗流通道高度为H（mm），则间隙总体积为：V1= （mm3），试验区域泥岩直径为D
（mm），则换算为泥岩竖向膨胀量为：h6= （mm）；
② 竖向湿度传感器放置孔
竖向湿度传感器放置孔共10个，孔直径为d（3 mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩侧向膨胀挤密，则砂子20%孔隙总体积为：V2= = ，试验区域泥岩直径为D（mm），则换算为泥岩竖
向膨胀量为：h7= （mm）；
③ 横向湿度传感器放置孔
横向湿度传感器放置孔有1个，为横向长孔槽，长度为试验区域泥岩直径D（mm），孔径为d（3 mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩竖向膨胀挤密，则砂子20%孔隙体积为：V3= = ，换算为
泥岩竖向膨胀量为：h8= （mm）。
41外径与渗流通道28内径相匹配，安装时渗流通道28上端与出水口41插接起来，安装起来很方便。注水口39、湿度感应口40带有一定高度，注水口39、湿度感应口40与加载底板4的注水管孔、湿度感应器放置口可以插接安装，避免接口与接口对接的不便。渗流通道28为圆钢管，共计13个，分为最外侧8个和内侧5个两种，其中内侧5个均匀布置4列梅花状渗水孔，最外侧8个仅在朝内侧位置均匀布置2列梅花状渗水孔。湿度传感器29数量为21个，分3种方式布置，第一种方式为2个湿度传感器29，布置于渗流通道28竖向1/2位置处，第二种方式为3个湿度传感器29，布置于渗流通道28底部，第三种方式为16个湿度传感器29，分为2层，每层
8个，沿加载底板4中心顺时针（从上向下看）方向22.5°、67.5°、112.5°、157.5°、202.5°、
247.5°、292.5°、337.5°分别布设于渗流通道28竖向1/3位置处和2/3位置处。
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