[發(fā)明專利]一種柱剪滲透測(cè)試裝置及其測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811272509.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN109187312B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王剛;韋林邑;魏星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 重慶樂泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221
• 代理人: 譚科學(xué)

1.一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：包括試樣組件、驅(qū)動(dòng)底座、管路底座、軸力系統(tǒng)和壓力室，

所述試樣組件由與其相互分離的制樣組件制成，

所述驅(qū)動(dòng)底座上設(shè)置有減速齒輪和與所述減速齒輪嚙合傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，

所述減速齒輪中心上設(shè)置有用于與傳力桿實(shí)現(xiàn)插入驅(qū)動(dòng)的傳力桿安裝孔，

所述管路底座置放于驅(qū)動(dòng)底座上，其上設(shè)置有用于為試驗(yàn)提供不同環(huán)境條件的功能管路組，

所述試樣組件包括心墻黏土試樣及同軸設(shè)置在所述心墻黏土試樣上、下兩端的上游材料試樣和下游材料試樣，以及設(shè)置在所述心墻黏土試樣中心且其兩端分別延伸至上游材料試樣和下游材料試樣的十字剪切柱，

所述十字剪切柱包括十字剪切段和設(shè)置在十字剪切段兩端中心的長(zhǎng)方體延伸段，十字剪切段固定在心墻黏土試樣中心，十字剪切段高度與心墻黏土試樣高度相同，兩個(gè)長(zhǎng)方體延伸段分別延伸到上游材料試樣和下游材料試樣的中心部位上，

所述軸力系統(tǒng)包括反力支架、作動(dòng)器和軸力桿，所述作動(dòng)器設(shè)置在反力支架上，可帶動(dòng)所述軸力桿做伸縮運(yùn)動(dòng)，所述軸力桿與驅(qū)動(dòng)底座、管路底座及壓力室一起形成一個(gè)將試樣組件密閉在內(nèi)的試驗(yàn)空間，故可在所述試驗(yàn)空間內(nèi)施加不同的圍壓，并通過軸力桿對(duì)試樣頂部施加不同的軸向壓力，

所述軸力桿的下端端部安裝有軸力傳感器，所述軸力傳感器與作動(dòng)器電性連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述試樣組件還包括用于盛放所述下游材料試樣的試樣底座、用于盛放上游材料試樣的側(cè)限筒和用于固定試樣組件上端的試樣頂帽，所述試樣底座置放于所述管路底座上，所述試樣底座中心貫通設(shè)置有傳力桿，所述傳力桿下端與減速齒輪上的傳力桿安裝孔插入連接，上端與長(zhǎng)方體延伸段相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述試樣頂帽與上游材料試樣之間還設(shè)置有帶孔透水石。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述試樣頂帽上設(shè)置有與進(jìn)水管路和真空管路相連的接口，所述試樣頂帽下表面中心設(shè)置有不貫通頂帽上表面的圓柱形盲孔，所述圓柱形盲孔與十字剪切柱同軸線設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述十字剪切柱上端連接有可在試樣頂帽盲孔內(nèi)上下滑動(dòng)的對(duì)中固定桿，所述固定桿通過自身的長(zhǎng)方形盲孔與十字剪切柱上端的長(zhǎng)方體延長(zhǎng)段插入連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述試樣組件還包括固定于黏土試樣內(nèi)部下端的防滑圈，所述防滑圈上設(shè)置有多個(gè)向外凸起的卡齒，所述試樣底座上邊緣有與卡齒相配合的卡槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述功能管路組包括進(jìn)水管路、出水管路、真空管路和圍壓管路，所述進(jìn)水管路通過外接管路連接壓力體積控制器，出水管路通過外接管路連接大氣，真空管路通過外接管路連接真空泵，圍壓管路通過外接管路連接三軸壓力控制柜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述壓力室包括上蓋、下蓋和設(shè)置在上蓋與下蓋之間的罩體，所述上蓋設(shè)置有軸力桿過孔，所述軸力桿在軸力桿過孔內(nèi)可密封的軸向移動(dòng)，所述下蓋設(shè)置有試樣組件過孔，所述試樣組件通過試樣組件過孔可自由地套入壓力室內(nèi)，所述罩體為透明體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)手柄與旋轉(zhuǎn)手柄旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的齒輪組。

10.一種柱剪滲透測(cè)試方法，其特征在于：使用權(quán)利要求1－9任一所述的一種柱剪滲透測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試，具體過程：

1)制備試樣：

Ⅰ.通過土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)三瓣模將心墻材料圍裹固定在十字剪切柱外圍，并用擊實(shí)墊和土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)器將心墻材料夯實(shí)，形成標(biāo)準(zhǔn)的圓柱體試樣，即黏土試樣，在黏土試樣兩端放置帶孔透水石，用飽和器進(jìn)行飽和處理，所述黏土試樣的高度與十字剪切柱的剪切作用段的長(zhǎng)度相同；

Ⅱ.在試樣底座內(nèi)填入下游材料并擊實(shí)，形成下游材料試樣；

Ⅲ.將上述飽和處理后的黏土試樣從三瓣模中取出，疊放于下游材料試樣上；

Ⅳ.在兩段試樣外用標(biāo)準(zhǔn)承膜筒套上三軸乳膠膜，并在上端作一定長(zhǎng)度的預(yù)留，然后在乳膠膜外套上土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)開模，并在對(duì)開模外用鋼喉箍箍緊；

Ⅴ.在預(yù)留乳膠膜內(nèi)放入側(cè)限筒，填入上游材料并擊實(shí)，擊實(shí)后的上游材料上表面應(yīng)與側(cè)限筒上邊緣平齊，形成上游材料試樣；

Ⅵ.在上游材料上、乳膠膜內(nèi)放置試樣頂帽；

Ⅶ.松開鋼喉箍，拆卸對(duì)開模，在乳膠膜兩端用乳膠帶扎緊，使乳膠膜下端與試樣底座外壁緊密貼合、乳膠膜上端與試樣頂帽外壁緊密貼合，從而形成密封完整的試樣組件，

2)測(cè)試：

Ⅰ.通過壓力室施加指定圍壓及通過作動(dòng)器對(duì)試樣施加指定軸向壓力或者施加指定軸向壓縮位移；

Ⅱ.通過真空泵將黏土試樣頂面以上的空間抽真空，關(guān)閉真空管路閥門；

Ⅲ.打開進(jìn)水管路閥門進(jìn)水，使第Ⅱ步中的真空空間充滿水，并通過壓力體積控制器施加指定水壓，使試樣內(nèi)部產(chǎn)生軸向的滲流；

Ⅳ.試樣剪切；外部旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)減速齒輪旋轉(zhuǎn)，減速齒輪減速后驅(qū)動(dòng)傳力桿及十字剪切柱慢速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)黏土試樣的剪切；

Ⅴ.通過壓力體積控制器導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，可以確定上述旋轉(zhuǎn)剪切形成的剪切面對(duì)黏土試樣滲透特性的影響水平，也可以通過長(zhǎng)時(shí)間的滲流，以研究下游材料對(duì)上述剪切形成的剪切面的愈合效果和上游材料對(duì)剪切面的填充效果。