[發明專利]粘性土大型三軸試樣固結裝置及其方法

在審

• 申請號: 201510465420.1
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN105158034A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 楊貴;唐晨景;許建寶;王陽陽
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發明涉及土木水利工程試驗技術領域，尤其涉及粘性土大三軸試樣固結裝置及其方法。

背景技術

土石壩由于能夠適應復雜的地質條件和抗震能力強，在水利工程中得到廣泛應用。高土石壩由于壩高庫水容量大，一旦失事，將產生災難性的后果。粘土心墻是土石壩穩定的重要組成部分，因此在設計和分析過程中需要對其開展大量的試驗研究，以其更多的了解其靜力和動力特性。研究過程中一般采用三軸試驗的方法，首先根據實際工程要求制備相應密度的飽和試樣，然后在設定的試驗圍壓條件下進行試樣固結，最后根據試驗條件施加相應的靜動應力，獲得試樣的靜動力模型參數。

目前，室內試驗中三軸試樣的固結常采用的是加壓固結的方法，或者在三軸試樣四周貼濾紙等材料來增加三軸試樣的排水通道以期降低固結時間，但這種處理方式效果并不明顯，特別是當三軸試樣尺寸較大時。試樣的固結過程占據了整個試驗的大部分時長，大大降低了試驗的效率，增加了試驗成本。

電滲法最大的特點是排水速率與滲透系數無關，僅僅與電滲滲透系數有關，而電滲滲透系數與土顆粒粒徑無關，無論是滲透性良好的細沙還是滲透性很差的黏土，都能取得較好的效果，尤其是滲透系數小的材料，電滲法的優勢較為明顯，能使高含水率、低滲透性的軟粘土快速排水固結。而且電滲固結也是在保持土體總應力不變的情況下通過產生負的超靜孔壓來提高有效應力，對試驗本身不會造成影響。

在本發明之前，中國專利（專利號：ZL200910183525.2）公開了一種摻礫料大三軸試驗電滲固結方法，該裝置在三軸試樣兩端面安放電極板進行電滲，正負電極間的距離為整個三軸試樣的高度，當三軸試樣尺寸較大時，固結時間仍然較長，此外導線與電極板采用纏繞連接，操作不方便，并且導電穩定性難以保證。

專利“一種土體的快速三軸固結剪切試驗方法（專利號：ZL200810243976.6）”改進了常規三軸試驗的制樣方法，采取在圓柱形三軸試樣中心設置圓柱形砂芯的方法來加快三軸試樣的的固結排水，為了減少影響，砂芯直徑不能太大，采用該方法后三軸試樣的固結時間雖然能夠有所降低，但當三軸試樣尺寸較大時，固結時間仍然較長。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種粘性土大型三軸試樣固結裝置及使用方法，完成粘性土大型三軸試樣的固結。

本發明的技術方案是：

一種粘性土大型三軸試樣固結裝置，包括三軸試樣（11）、底座（1）、頂蓋（9）、電極（12）、直流電源（8）、底透水板（4）、頂透水板（6）和絕緣組合板（3），頂蓋（9）、頂透水板（6）、三軸試樣（11）、底透水板（4）、底座（1）從上到下依次設置，且頂透水板（6）與頂蓋（9）之間、底透水板（4）與底座（1）之間均設置有絕緣組合板（3）；在三軸試樣（11）四周等間距布置負極電極（122），在三軸試樣（11）中軸線布置正極電極（121），負極電極（122）與三軸試樣（11）底部的底透水板（4）連接，底透水板（4）通過絕緣組合板（3）中安裝的觸頭（16）與直流電源（8）“-”極連通，正極電極（121）與頂透水板（6）連接，頂透水板（6）通過絕緣組合板（3）中安裝的觸頭（16）與直流電源（8）“+”極連通。

作為本發明的進一步改進，所述的絕緣組合板（3）包括絕緣板（18）以及觸頭（16），絕緣板（18）沿中部開設中心孔（19），觸頭（16）安裝在中心孔中，且絕緣板（18）的板面均勻布置直徑不大于5mm的透水孔（20）。

作為本發明的進一步改進，所述的觸頭（16）為彈性觸頭，包括觸頭a、觸頭b以及連接在觸頭a、觸頭b之間的彈簧（17）；所述彈簧（17）處于壓縮狀態時，彈性觸頭的厚度小于絕緣板（18）的厚度，而彈簧（17）處于自由伸展狀態時，彈性觸頭的厚度大于絕緣板（18）的厚度。

作為本發明的進一步改進，所述的底透水板（4）四周有用于負極電極（122）插入的插槽（13），并沿板面均勻布置直徑不大于5mm的透水孔（20）。

根據權利要求2所述的一種粘性土大型三軸試樣固結裝置，其特征在于：所述的頂透水板（6）沿板面均勻布置直徑不大于5mm的透水孔（20）。

作為本發明的進一步改進，所述的頂透水板（6）和底透水板（4）采用鋁合金，絕緣板（18）采用ABS塑料，正極電極（121）和負極電極（122）采用紫銅片。