[發明專利]高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀

有效

• 申請號: 201310699956.0
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103698492A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 陳生水;張建衛;蔡正銀;傅華;韓華強;凌華;米占寬;劉世強;傅中志
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;蔣真

技術領域

本發明屬于試驗裝置技術領域，涉及一種高土石壩筑壩堆石料的抗震性能測試設備，具體是一種高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀。特別適用于測量堆石料在地震荷載作用下的動態力學性能，同時還具備進行高土石壩堆石料動力縮尺效應及地震后流變、濕化試驗研究功能。

背景技術

堆石料是構筑高土石壩的主要材料，其在地震作用下的強度變形特性直接影響著高土石壩的地震安全，因此，研制能準確測試堆石料在地震荷載作用下強度變形指標的試驗設備顯得十分必要。目前國內已研制出少數幾臺用于測試堆石料動力特性的大型高壓試驗設備，

但存在以下主要問題：

（1）不能合理考慮堆石料縮尺效應對其動力強度變性特性影響。隨著施工水平及碾壓工藝的提高，堆石料的最大粒徑已經達到1200mm國內外常用的試驗設備允許試驗的最大粒徑通常僅為60mm，需對其進行縮尺處理，目前通常采用不同的試驗設備來測試研究縮尺效應，不同設備間系統誤差將對影響測試結果的準確性。

（2）很難兼顧高應力與低應力狀態下堆石料強度變形特性的測控精度。高土石壩震害調查表明，地震常導致其壩頂和壩體表面淺層等低應力狀態部位發生破壞，因此，研究低應力狀態下堆石料的強度變形特性顯得尤為重要，而現有儀器為追求高土石壩堆石料高應力狀態試驗要求，壓力傳感器量程都較大，導致低應力狀態（圍壓≤50kPa）下的測試精度較差，一般僅能進行圍壓≥150kPa試樣的試驗。

（3）變形量測試結果誤差較大。現有儀器設備所量測到的堆石料試樣變形包含因系統剛度不足、密封膠條和機械轉動機構間隙等引起的較大系統變形。

（4）不能進行堆石料在經受地震荷載作用后的流變和濕化變形特性。高土石壩經受強震后，堆石料將發生顆粒破碎和結構重組，宏觀上變現為壩體產生明顯變形，防滲系統出現損傷或破壞，庫水進入堆石體，導致其產生流變和濕化變形。

因此，研究堆石料經受地震荷載作用后的流變和濕化變形特性很有必要，而現有儀器沒有這一功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀，以克服上述缺陷。

本發明的技術方案是：

一種高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀，下壓盤1、壓力室底座2、壓力室8、試樣9、支柱10、上壓盤11、加載桿15、導向密封套16、壓力室上部密封圈17，所述下壓盤1設置在壓力室底座2上，試樣9置于上壓盤11和下壓盤1之間，支柱10一端通過上頂盤連接壓力室8上部，另一端連接下底盤2，上壓盤11與加載桿15連接，加載桿15與壓力室8之間設有導向密封套16。

所述高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀還包括通過更換不同尺寸的底盤，能在同一臺設備上研究堆石料動力特性的縮尺效應，有效解決了不同設備間系統誤差將對測試結果的影響。

根據試驗要求選擇不同尺寸的下壓盤1，下壓盤1為直徑為200mm的下壓盤101或直徑為300mm的下壓盤102，下壓盤1設置在壓力室底座2上，下壓盤1與壓力室底座2之間設有轉換盤密封圈4，通過下壓盤固定螺釘7與壓力室底座2連接。壓力室底座2內設有徑向設置的連通下壓盤1內部試樣下排水口3與上排水口6，壓力室底座2與壓力室8通過壓力室底座固定螺釘5連接。

所述高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀還包括圍壓動態平衡裝置，圍壓動態平衡裝置包括壓力水體積自平衡裝置12、壓力自動調節閥13、軸向負荷傳感器14和圍壓傳感器19，所述壓力水體積自平衡裝置12設置在壓力室8內，壓力水體積自平衡裝置12與壓力自動調節閥13連接，軸向負荷傳感器14設置在加載桿15上，圍壓傳感器19與壓力室底座2的圍壓加壓口5連接。

所述高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀還包括動體變測量裝置，動體變測量裝置包括內體變測量缸20、內體變磁致液位移傳感器21和體變測量連接管22，所述內體變測量缸20與內體變磁致液位移傳感器21連接，內體變磁致液位移傳感器21通過體變測量連接管22與壓力室底座2的試樣下排水口3及上排水口6連接。

所述高土石壩堆石料抗震特性多功能試驗儀還包括試樣內部軸向變形測量裝置，試樣內部軸向變形測量裝置包括軸向動態活塞桿23、軸向變形傳感器24、軸向變形測量剛性連桿25和液壓升降鎖緊油缸26，所述軸向動態活塞桿23與試樣9通過加載桿15連接，軸向變形測量剛性連桿25一端與壓力室底座2連接，另一端連接軸向變形傳感器24，液壓升降鎖緊油缸26設置在壓力室底座2下方。