[發明專利]土體-結構接觸面力學特性的試驗方法及試驗裝置

有效

• 申請號: 201310045084.6
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103076230A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 王俊杰;梁越;劉明維
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種土體-結構接觸面力學特性的試驗方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）制備試樣：制備土體-結構接觸面力學特性試驗試樣，所述試樣包括圓柱形結構樣和環繞在圓柱形結構樣上的環狀土樣，所述圓柱形結構樣和環狀土樣同心；

2）施加圍壓：向所述試樣施加圍壓，使所述環狀土樣固結；

若要測試非飽和土體-結構接觸面的力學特性，下接步驟6），否則下接步驟3）；

3）飽和環狀土樣：沿著所述環狀土樣底端至頂端的方向對環狀土樣施加無氣水，無氣水從環狀土樣底端向頂端滲透并排除環狀土樣內的氣體；

若要測試經過飽水作用但未經過疏干作用的飽和土體-結構接觸面的力學特性，下接步驟6），否則下接步驟4）；

4）疏干環狀土樣：沿著所述環狀土樣頂端至底端的方向對環狀土樣施加氣體，氣體從環狀土樣的頂端向底端滲透并排除環狀土樣內的重力水；

5）飽水-疏干循環：循環步驟3）和步驟4）；

若要測試經過飽水-疏干循環作用后的非飽和土體-結構接觸面的力學特性，下接步驟6）；

若要測試經過飽水-疏干循環作用后的飽和土體-結構接觸面的力學特性，先沿著所述環狀土樣底端至頂端的方向對環狀土樣施加無氣水，無氣水從環狀土樣底端向頂端滲透并排除環狀土樣內的氣體；然后再接步驟6）；

6）向所述圓柱形結構樣的底端/頂端施加靜荷載或動載荷，測量作用于圓柱形結構樣底端和頂端的荷載，測量圓柱形結構樣底端和頂端的位移變化，測量作用于環狀土樣上的圍壓，測量作用于環狀土樣頂端的荷載，測量環狀土樣頂端的位移變化，測量環狀土樣的孔隙水應力和體積變化；

若不測試反復剪切荷載作用下的土體-結構接觸面的力學特性，下接步驟9），否則下接步驟7）；

7）向所述圓柱形結構樣的頂端/底端施加靜荷載或動載荷，且步驟7）與步驟6）分別向所述圓柱形結構樣的兩端施加靜載荷或動載荷；測量作用于圓柱形結構樣底端和頂端的荷載，測量圓柱形結構樣底端和頂端的位移變化，測量作用于環狀土樣上的圍壓，測量作用于環狀土樣頂端的荷載，測量環狀土樣頂端的位移變化，測量環狀土樣的孔隙水應力和體積變化；

8）反復剪切荷載循環：循環步驟6）和步驟7）；

9）結束試驗。

2.一種適用于如權利要求1所述試驗方法的土體-結構接觸面力學特性的試驗裝置，包括密閉的壓力室，所述壓力室內設有用于安裝試樣的底座、用于蓋裝在環狀土樣頂端的試樣帽和用于對環狀土樣施加圍壓的施加圍壓系統，其特征在于：所述壓力室內還設有用于飽和-疏干環狀土樣的飽和-疏干模擬試驗系統、用于對環狀土樣與圓柱形結構樣的接觸面施加剪切荷載及反復剪切載荷的剪切載荷模擬試驗系統和用于測量試驗數據的數據采集系統；

所述飽和-疏干模擬試驗系統包括設置在所述試樣帽底面上的上側環形透水石和設置在所述底座頂面上的下側環形透水石、環形陶土板，所述壓力室內設有與所述上側環形透水石相連的上側透水石進氣-排氣控制調節管路系統、與所述下側環形透水石相連的下側透水石進水-排水控制調節管路系統、與所述環形陶土板相連的陶土板進水-排水控制調節管路系統和與所述環形陶土板相連的陶土板氣壓控制調節管路系統；

所述剪切載荷模擬試驗系統包括設置在所述壓力室底部并用于向圓柱形結構樣施加軸向載荷的下側軸向加載系統和設置在所述壓力室頂部并用于向圓柱形結構樣施加軸向載荷的上側軸向加載系統。

3.根據權利要求2所述的土體-結構接觸面力學特性的試驗裝置，其特征在于：所述數據采集系統包括設置在所述壓力室底部用于測量圓柱形結構樣底端位移變化的位移傳感器I和用于測量圓柱形結構樣底端載荷的載荷測量傳感器I、設置在壓力室頂部用于測量圓柱形結構樣頂端位移變化的位移傳感器II和用于測量圓柱形結構樣頂端載荷的載荷測量傳感器II，以及設置在所述試樣帽上用于測量環狀土樣頂端位移變化的位移傳感器III和用于測量環狀土樣頂端載荷的載荷測量傳感器III。

4.根據權利要求2所述的土體-結構接觸面力學特性的試驗裝置，其特征在于：所述施加圍壓系統包括設置在所述壓力室內用于包裹環狀土樣的橡皮套和設置在所述壓力室內用于對橡皮套施加圍壓的圍壓進水管路系統。