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龙图腾网获悉云南省交通规划设计研究院股份有限公司;云南省交通投资建设集团有限公司;云南交投集团云岭建设有限公司申请的专利一种膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120142612B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510130358.4，技术领域涉及：G01N33/24；该发明授权一种膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置及方法是由孙文超;王恒威;任禾;陈群;张立宏;张晋;张城;尹潘;余海山;冯明明设计研发完成，并于2025-02-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置及方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置及方法，涉及膨胀土试验技术领域，旨在解决现有技术中膨胀土膨胀潜势判别标准不统一、试验数据离散性大等问题。包括环刀组件、含水率测量组件、位移测量组件和供水组件。环刀组件用于固定试验土体；含水率测量组件实时监测土体含水率；位移测量组件记录土体表面及深部位移；供水组件控制注水。试验方法包括试验法和数值分析法，通过注水、监测试验土体含水率和位移变化，计算土体渗透系数和自由膨胀率，并结合数值分析拟合含水率曲线，求解膨胀系数和饱和含水率，最终确定土体自由膨胀率，实现了现场快速、准确的测定膨胀土自由膨胀率及渗透系数，判定膨胀潜势，为工程应用提供了可靠依据。

本发明授权一种膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验方法，其特征在于：该膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验方法基于膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置，膨胀土自由膨胀率及渗透系数现场试验装置包括环刀组件、含水率测量组件、位移测量组件、以及供水组件； 所述环刀组件包括呈圆柱体结构的大环刀，大环刀底部敞口顶部封闭，其底部插入膨胀土土体； 所述含水率测量组件包括插入膨胀土土体的探针，探针上等间距间隔设置若干水分计，水分计通过探针内部走线与安装于大环刀上的水分显示器连接； 所述位移测量组件包括测量土体表面位移数据的蓝牙数显千分表和测量膨胀土固定深度处土体位移数据的蓝牙数显千分表，一组蓝牙数显千分表均安装于大环刀上； 所述供水组件包括水桶，位于水桶底部的称重传感器；水桶一侧安装有延伸至大环刀内部的水管，出水口出安装有浮球阀； 该膨胀土自由膨胀率现场试验方法能够快速测定膨胀土自由膨胀率，判定膨胀潜势； 步骤如下： 步骤一，场地准备与环刀安装：选择干燥的膨胀土地基，去除表层松散土体并整平；对膨胀土取样，计算土体天然密度；将大环刀垂直压入土体，安装护环及拧入螺旋钉，确保环刀不因土体膨胀而上浮； 步骤二，含水率测量组件安装：将水分计编号后等间距间隔安装在探针上，在土体中心插入探针，第一个水分计位于土体表面以下一定深度，记录各深度处含水率； 步骤三，位移测量组件安装：安装蓝牙数显千分表，蓝牙数显千分表探头位于土体表面，记录土体表面位移数据； 步骤四，测量数据：开启水分计和位移测量组件，记录数据；时刻，记录不同深度处土体初始含水率，拟合含水率与不同深度的一元五次函数；根据各水分计的深度及实测初始含水率求解一元五次函数，得到初始含水率与深度的关系曲线； 步骤五，注水与数据记录：向环刀内均匀注水，保持水面位于土面以上一定高度，注入一定质量水后停止注水，注水量需确保水分未下渗至最下端的水分计处，即最下端的水分计处实测土体含水率没有发生变化；此时记录注水质量及不同深度处土体含水率； 当试验土体膨胀变形完成，即数显百分表读数不变，记录膨胀变形量及不同深度处土体含水率，拟合时刻含水率与深度的一元五次函数；根据时刻各水分计的深度及实测含水率求解一元五次函数，得到时刻含水率与深度关系曲线； 通过注水质量与试验土体含水量增加量校核拟合的时刻含水率曲线；若校核成立，则进行下一步，否则重新拟合t1时刻含水率与深度的一元五次函数； 求解t1时刻膨胀系数；重复拟合其他时刻含水率与深度的一元五次函数，并求解不同时刻的膨胀系数，计算平均膨胀系数； 当注水过程中不同时刻第一个水分计和第二个水分计测量的含水率不发生变化，认为土体达到饱和，取其平均值为土体的饱和含水率，计算土体自由膨胀率； 步骤六，试验终止：数据采集和分析完成后，停止试验，拆除装置； 步骤四中，时刻，记录不同深度处土体初始含水率，拟合含水率ω与深度h的一元五次函数： 式4 式中，是拟合一元五次多项式函数的系数，用于描述含水率随深度的变化关系；为常数项，表示时刻当即土体表面时的初始含水率； 根据各水分计的深度及实测初始含水率求解系数：，得到初始含水率与深度关系曲线； 步骤五中，当试验土体膨胀变形完成，即数显百分表读数不变，记录膨胀变形量及含水率，拟合时刻含水率与深度的一元五次函数： 式5 根据时刻各水分计的深度及实测含水率求解系数： ，得到时刻含水率与深度关系曲线； 通过注水质量与试验土体含水量增加量校核拟合的时刻含水率曲线： 式6 式中，mt1表示在时刻，注入试验土体中的水的总质量；表示从深度h=0到深度h=hn的定积分；ρd表示土体的干密度；A为大环刀内面积；表示深度的微元； 若等式6成立，则进行下一步，否则重新拟合式5； 由式7求解t1时刻膨胀系数λp1： 式7 式中，表示在t1时刻，试验土体的总膨胀变形量； 求解不同时刻tn的膨胀系数λpn，由式8求解平均膨胀系数λp： 式8 式中，λp1，λp2，…，λpn表示在不同时刻t1，t2，…，tn测得的土体膨胀系数；n表示试验次数或测量时刻的总数。

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