[實(shí)用新型]一種測定土體與結(jié)構(gòu)物接觸面滲流沖刷特性的試驗(yàn)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920108083.0
• 申請(qǐng)日: 2009-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN201434814Y
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷紅軍;于玉貞;呂禾;卞鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/04
• 分類號(hào): G01N13/04;G01N3/56
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐 寧;關(guān) 暢

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種土的力學(xué)特性測試裝置，特別是關(guān)于一種測定土體與結(jié)構(gòu)物接觸面滲流沖刷特性的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在土體與結(jié)構(gòu)物接觸面處，由于土體與結(jié)構(gòu)物的物理力學(xué)性質(zhì)的差別，在各種荷載作用下常產(chǎn)生較大的剪切錯(cuò)位變形現(xiàn)象。若土體處于水位以下及復(fù)雜的滲流場中，則大剪切變形后可能引發(fā)接觸面部位土體的沖刷及滲透破壞，危及土工結(jié)構(gòu)物的安全。例如，高土石壩心墻與岸坡的接觸面處是可能發(fā)生大剪切變形的危險(xiǎn)部位之一，該部位的滲流沖刷是造成土石壩滲透破壞事故的一個(gè)主要原因。因此，大剪切變形條件下接觸面部位土體的抗?jié)B流沖刷特性的研究具有重要的工程實(shí)用價(jià)值，關(guān)系到能否正確合理地評(píng)價(jià)土工建筑物的安全可行性。

進(jìn)行土體與結(jié)構(gòu)物接觸面在大剪切變形條件下的滲流沖刷試驗(yàn)是研究和解決上述問題的一個(gè)基本手段。傳統(tǒng)的接觸面剪切試驗(yàn)裝置只能單方面測定土體與結(jié)構(gòu)物接觸面的應(yīng)力變形特性，而傳統(tǒng)的滲流沖刷試驗(yàn)裝置只能測定土體不發(fā)生剪切變形條件下的抗?jié)B流沖刷特性，測定接觸面部位土體在大剪切變形條件下的滲流沖刷特性的能力還不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種測定土體接觸面滲流沖刷特性的試驗(yàn)裝置，該裝置能夠在平行于和垂直于接觸面剪切方向上對(duì)土體進(jìn)行滲流沖刷試驗(yàn)，為分析土體在不同應(yīng)力變形條件下的抗?jié)B流沖刷能力提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種測定土體與結(jié)構(gòu)物接觸面滲流沖刷特性的試驗(yàn)裝置，包括底座、頂帽和置于所述底座、頂帽之間的試樣，所述底座、頂帽、試樣置于三軸剪切儀中，所述試樣由一接觸面板以及與接觸面板緊密接觸的兩塊土樣組成，其特征在于：所述頂帽上設(shè)置有平行于接觸面剪切方向滲流進(jìn)水管路和垂直于接觸面剪切方向滲流進(jìn)水管路，所述底座上設(shè)置有平行于接觸面剪切方向滲流出水管路和垂直于接觸面剪切方向滲流出水管路，所述平行于接觸面剪切方向滲流進(jìn)水管路和滲流出水管路相對(duì)于所述接觸面板上、下相對(duì)應(yīng)，所述垂直于接觸面剪切方向滲流進(jìn)水管路和滲流出水管路相對(duì)于所述接觸面板兩側(cè)相對(duì)應(yīng)；各所述滲流進(jìn)水管路的進(jìn)水端和各所述滲流出水管路的出水端均設(shè)置有閥門，各所述滲流出水管路與測量系統(tǒng)連接。

所述底座、頂帽、試樣外圍包裹有密封膜，所述密封膜外圍施加有周圍壓力水。

所述接觸面板的上、下兩端均長于所述土樣。

所述底座底部為一圓臺(tái)，中間部分為一橢圓形凸臺(tái)，橢圓形凸臺(tái)頂部為一長方形平臺(tái)，長方形平臺(tái)與橢圓形凸臺(tái)之間具有漸近的過渡斜面，從所述長方形平臺(tái)中部向下開設(shè)有矩形深槽，所述矩形深槽的橫截面尺寸和所述接觸面板的橫截面尺寸相匹配，所述矩形深槽內(nèi)側(cè)底部置有彈簧，所述平行于接觸面剪切方向滲流出水管路自所述矩形深槽底部向外引出，所述垂直于接觸面剪切方向滲流出水管路自所述底座上的過渡斜面向外引出。

所述頂帽的上部為軸向壓力傳動(dòng)桿，中間部分為橢圓形凸臺(tái)，橢圓形凸臺(tái)底部為長方形平臺(tái)，所述長方形平臺(tái)與橢圓形凸臺(tái)之間具有漸近的過渡斜面，所述平行于接觸面剪切方向滲流進(jìn)水管路自所述橢圓形凸臺(tái)引入，從所述長方形平臺(tái)底部引出，所述垂直于接觸面剪切方向滲流進(jìn)水管路自所述橢圓形凸臺(tái)引入，從所述頂帽上的過渡斜面引出。

所述頂帽上的長方形平臺(tái)和所述接觸面板的橫截面尺寸相匹配。

本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置建立在現(xiàn)有技術(shù)三軸剪切儀基礎(chǔ)上，簡單改變?nèi)S剪切儀底座的形狀，并在底座內(nèi)設(shè)置平行及垂直于接觸面剪切方向的滲流出水管路，底座上設(shè)置試樣放置平臺(tái)及接觸面板剪切移動(dòng)的凹槽；在底座上方配套設(shè)置頂帽，頂帽上設(shè)置平行及垂直于接觸面剪切方向的滲流進(jìn)水管路。頂帽與底座之間放置土樣及接觸面板，土樣放置在底座平臺(tái)上，接觸面板置于底座深槽中并在下部用彈簧支撐。從頂帽上施加壓力使接觸面板向下移動(dòng)與土樣發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)，并通過進(jìn)水管路加水滲流，土樣與接觸面板之間的接觸面發(fā)生剪切變形的同時(shí)實(shí)現(xiàn)滲流沖刷。在進(jìn)、出水管路上均設(shè)置有閥門，可以獨(dú)立進(jìn)行平行于剪切方向的滲流試驗(yàn)，也可以獨(dú)立進(jìn)行垂直于剪切方向的滲流試驗(yàn)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了土體與結(jié)構(gòu)物接觸面剪切變形的同時(shí)，又進(jìn)行滲流沖刷特性測量的目的。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的一種接觸面滲流沖刷試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型提供的底座結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖3是本實(shí)用新型提供的頂帽結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖4是圖3的仰視示意圖。