[發(fā)明專利]一種低溫條件下粗粒土抗剪強度測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510361857.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105115834B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種土工測試儀器，屬于土木工程儀器測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

粗粒土(碎石土、土石混合體)是一種由作為骨料的礫石或塊石與作為充填料的粘土和砂組成的地質(zhì)體。粗粒土作為一種填料被廣泛應(yīng)用于土石壩、公路、鐵路、機場、房屋地基等建筑工程，應(yīng)用范圍相當廣泛。由于粗粒土由塊石和土組成，且兩者在力學(xué)性質(zhì)上呈現(xiàn)“極強”(塊石)和“極弱”(土體)兩個極端的差異性。這種差異性使粗粒土在物理力學(xué)性質(zhì)上呈現(xiàn)極端的不均勻性與極端的非線性特征，其宏觀物理力學(xué)性質(zhì)不能由塊石或土簡單疊加而成。西南地區(qū)存在大量粗粒土邊坡，且較高海拔處常年處于低溫環(huán)境，對于低溫條件下粗粒土強度的測試不能由傳統(tǒng)的土力學(xué)剪切裝置或者巖石試驗機來完成，需要研制適合粗粒土自身特點的新型儀器，量測其力學(xué)強度，尤其是要考慮尺寸效應(yīng)和低溫對粗粒土強度的影響。本發(fā)明就是一種用于量測低溫控制條件下粗粒土抗剪強度的試驗方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種低溫條件下粗粒土抗剪強度測試方法，用于解決粗粒土等各種巖土體在不同固結(jié)應(yīng)力狀態(tài)和低溫條件下的強度試驗測試，為工程實踐提供技術(shù)參數(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是采用一種測試裝置進行低溫控制條件下的粗粒土抗剪強度參數(shù)獲取，該裝置包括反力架1，加載框架2，第一伺服電機3，第二伺服電機4，載樣臺5，上剪切盒6，下剪切盒7，軌道車8，垂直位移計9，第一垂直滑軌10，上盒試樣11，滾珠軸排12，下盒擴展板13，下盒試樣14，第一千斤頂15，第一支撐底座16，水平滑軌17，第二支撐底座18，第二千斤頂19，傳力桿20，連接端頭21，水平加載軸22，水平位移計23，第一側(cè)限柱24，垂直加載軸25，加壓板26，第二側(cè)限柱27，伸縮臂28，第三側(cè)限柱29，第二垂直滑軌30，上盒冷凍液入口31，上盒冷凍液出口32，下盒冷凍液入口33，下盒冷凍液出口34，冷凍液管路35，測溫環(huán)36。第一伺服電機3連接垂直加載軸25，垂直加載軸25提供垂直壓力，位于加壓板26上面，加壓板26連接垂直位移計9，加壓板26位于上盒試樣11的頂面，上剪切盒6由第一側(cè)限柱24和第二側(cè)限柱27固定，第一側(cè)限柱24連接第一垂直滑軌10，第二側(cè)限柱27通過伸縮臂28與第三側(cè)限柱29相連，第三側(cè)限柱29連接第二垂直滑軌30，上剪切盒6通過滾珠軸排12對準下剪切盒7，上剪切盒6內(nèi)安裝上盒試樣11，下剪切盒7內(nèi)安裝下盒試樣14，下剪切盒7連接下盒擴展板13，下剪切盒7連接軌道車8，軌道車8可沿水平滑軌17移動到載樣臺5之上，水平滑軌17與加載框架2連接，第一千斤頂15連接第一支撐底座16，第二千斤頂19連接第二支撐底座18，下剪切盒7連接傳力桿20和水平位移計23，連接端頭21與水平加載軸22對準，水平加載軸22連接第二伺服電機4；上盒冷凍液入口31、上盒冷凍液出口32、下盒冷凍液入口33、下盒冷凍液出口34分別和制冷機連接，用于提供上盒試樣11和下盒試樣14冷凍，上剪切盒6和下剪切盒7內(nèi)均設(shè)有冷凍液管路35，用于冷凍液在上剪切盒6和下剪切盒7內(nèi)部流通，冷凍液采用酒精；下剪切盒7內(nèi)部預(yù)埋測溫環(huán)36，用于量測下盒試樣14的溫度。上剪切盒6尺寸為長500mm寬500mm，連接第一側(cè)限柱24一側(cè)的上剪切盒6的盒壁高為445mm，連接第二側(cè)限柱27一側(cè)的上剪切盒6的盒壁高為155mm，下剪切盒7尺寸為長500mm寬500mm，連接下盒擴展板13一側(cè)的下剪切盒7的盒壁高為155mm，連接傳力桿20一側(cè)的下剪切盒7的盒壁高為445mm，滾珠軸排12傾角為30°，上剪切盒6和下剪切盒7均采用質(zhì)量輕強度高的合金材料，且進行陽極電鍍防腐處理，上剪切盒6和下剪切盒7的內(nèi)壁四個角為圓形設(shè)計，圓角半徑為30mm～60mm，上剪切盒6可以沿下盒擴展板13滑動，第一側(cè)限柱24可以沿第一垂直滑軌10垂直滑動，第三側(cè)限柱29可以沿第二垂直滑軌30垂直滑動，第一伺服電機3和第二伺服電機4通過反力架1施加力，反力架1和加載框架2以及加壓板26均采用高強度不銹鋼材料，加壓板26與上剪切盒6間的縫隙間隔為2mm～4mm，滾珠軸排12、下盒擴展板13和水平滑軌17均為高強度不銹鋼材料，且表面均涂有特富龍材料。第一伺服電機3和第二伺服電機4均可以進行快進快退操作，也可以進行勻速應(yīng)變加載和應(yīng)力加載，應(yīng)變剪切速率為0.02～5.00mm/min，最大出力可達1000kN，出力測量精度可達0.5％FS，應(yīng)力剪切速率為100～600kN/min。垂直位移計9的最大量程為150mm，測量精度可達1mm，水平位移計23的最大量程為170mm，測量精度可達1mm。