[發明專利]砂礫石覆蓋層工程特性室內模型測試方法及其測試設備

有效

• 申請號: 200910063056.0
• 申請日: 2009-07-06
• 公開（公告）號: CN101655488A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 程展林;丁紅順;胡勝剛;左永振
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所
• 代理人: 石 堅

技術領域

本發明屬于土工試驗方法及設備技術領域，具體涉及水電站深厚砂礫石覆 蓋層基本物理力學性質測試新方法及設備。

背景技術

現有技術中，西南地區水電站壩址河床覆蓋層一般深達幾十米，最深的近 300米，不同地質年代沖積或堆積而成的河床砂礫石覆蓋層，物質組成復雜，空 間變化大。如何合理準確地確定覆蓋層物理力學參數直接關系到工程造價和大 壩安全。

確定地面下深部材料的物理力學參數的一般辦法是，采用鉆機取“原狀樣”， 到實驗室進行室內試驗。但砂礫石覆蓋層屬散粒材料，無法采用鉆機直接取得 “原狀樣”。以往的大壩工程設計中，受勘探技術的限制，往往只對覆蓋層表層 砂礫石料進行詳盡研究，對深部砂礫石料，多采取經驗類比的辦法推測有關參 數，難以真實獲得客觀地質體的物理力學特性指標。現有的原位土工試驗方法， 如旁壓試驗、動力觸探試驗等可以對深部砂礫石料的力學性質進行測試，但難 以給出工程設計需要的參數。

因此，為適應我國西南地區水電開發對河床深厚覆蓋層測試的要求，開拓 新的思路，建立新的方法是必要的。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種砂礫石覆 蓋層工程特性的試驗室模型測試方法，根據本方法可以采用原位土工測試方法 推定深厚砂礫石層的密度和級配等物理參數，從而給出工程設計需要的參數。 本發明還設計了一種砂礫石覆蓋層工程特性的試驗室模型測試設備。

本發明的技術方案是：砂礫石覆蓋層工程特性的試驗室模型測試方法按以 下次序的步驟進行：

[1]、在現場，根據《土工試驗規程》對不同地質層位的砂礫石覆蓋層進行 旁壓試驗或動力觸探試驗，得到不同地質層位的砂礫石覆蓋層的旁壓模量或動 探擊數；

[2]、在試驗室內，針對以上現場已測試的不同地質層位的砂礫石覆蓋層， 根據其上覆壓力大小的不同，采用的同源砂礫石料，在室內制備不同級配、不 同密度的砂礫石覆蓋層模型；

[3]、在覆蓋層模型中進行旁壓試驗或動力觸探試驗，分析確定該層位砂礫 石覆蓋層的旁壓模量或動探擊數與其密度的相關關系，并作出旁壓模量或動探 擊數與其密度的關系曲線；

[4]、在旁壓模量或動探擊數與其密度的關系曲線中，用步驟[1]所得到的不 同地質層位的砂礫石覆蓋層的旁壓模量或動探擊數，從上述關系曲線上找到相 對應的砂礫石覆蓋層的密度；

[5]、以步驟[4]所得到的不同地質層位的砂礫石覆蓋層的密度，進行級配， 制備試樣，進行室內相關試驗，確定不同地質層位的砂礫石覆蓋層的工程設計 參數。

砂礫石覆蓋層工程特性的試驗室模型測試設備的模型本體是80cm×80cm ×110cm的無蓋腔體，在其上覆蓋有帶中心預留孔的加壓蓋，加壓蓋的四角頂 部設置有位移傳感器，位移傳感器和中心預留孔之間對稱設置有液壓千斤頂， 反力蓋設置在液壓千斤頂之上并經螺栓與模型本體上端面連接為一體，在反力 蓋上設置中心預留孔。

本發明的方法是發明人獨辟蹊徑創造出來的新方法，用此方法可以在現場 測試的基礎上，利用現場的同源砂礫石在試驗室內通過模型試驗得到一系列的 工程設計所需的參數，為保障大壩安全提供了科學依據，也為降低工程造價做 出了貢獻。本發明還設計了能達到方法目的的測試設備，利用本設備采用現有 技術的成熟的試驗技術，即可得到工程設計所需的參數，解決了現有技術中的 一個技術難題。

附圖說明

附圖1是本發明的測試設備俯視結構示意圖；

附圖2是本發明的測試設備剖視結構示意圖；

附圖3是室內旁壓模型試驗的旁壓模量與試驗密度關系曲線圖；

附圖4是利用關系曲線推求現場砂礫石的密度值示意圖。

附圖中標記分述如下：1-位移傳感器；2-液壓千斤頂；3-螺栓；4-反 力蓋；5-中心預留孔；6-加壓蓋；7-砂礫石；8-探頭區；9-模型本體。

具體實施方式