[發(fā)明專利]一種柱剪滲透測試裝置及其測試方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811272509.6 | 申請日： | 2018-10-29 |
| 公開（公告）號： | CN109187312B | 公開（公告）日： | 2019-09-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王剛;韋林邑;魏星 | 申請（專利權(quán)）人： | 重慶大學(xué) |
| 主分類號： | G01N15/08 | 分類號： | G01N15/08 |
| 代理公司： | 重慶樂泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221 | 代理人： | 譚科學(xué) |
| 地址： | 400044 重*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 試樣組件 材料試樣 滲透測試裝置 管路底座 驅(qū)動底座 土石壩 壓力室 軸力桿 測試 軸力 黏土 研究 三軸應(yīng)力條件 滲流試驗裝置 軸力傳感器 反力支架 封閉空間 試樣底座 試樣頂帽 同軸設(shè)置 上端 剪切面 剪切柱 作動器 心墻 制樣 防滲 密封 上游 幫助 | ||
本發(fā)明涉及一種新型柱剪滲透測試裝置及其測試方法，屬于土石壩滲流試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，包括驅(qū)動底座、管路底座、試樣組件、軸力系統(tǒng)和壓力室，所述試樣組件包括試樣底座、心墻黏土試樣及上游材料試樣和下游材料試樣，以及十字剪切柱，所述軸力系統(tǒng)包括軸力桿、軸力傳感器、作動器、反力支架，所述試樣頂帽同軸設(shè)置于試樣組件上端，所述驅(qū)動底座、管路底座、軸力桿、壓力室組成封閉空間將試樣組件密封在內(nèi)。本發(fā)明的制樣效率高，使用成本低；可研究不同三軸應(yīng)力條件、黏土試樣內(nèi)部柱剪產(chǎn)生剪切面并與上、下游材料試樣組合對試樣滲透特性的影響。依托該裝置及其測試方法，研究人員可進(jìn)行更寬泛的研究，為深入研究土石壩的防滲理論提供幫助。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及大壩心墻黏土滲流試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型柱剪滲透測試裝置及其測試方法。
背景技術(shù)
高土石壩心墻黏土在與岸坡接觸的部位易于發(fā)生大剪切變形，從而形成剪切面，剪切面及其周圍的土體在大水力梯度的作用下發(fā)生的滲流破壞是造成土石壩滲透事故的主要原因。
傳統(tǒng)的滲流試驗裝置將土樣置于側(cè)限或三軸應(yīng)力狀態(tài)下，不能測定土體在發(fā)生大剪切變形下的滲透特性和滲透破壞比降。中國專利(CN 104142277 B)公開了一種扭轉(zhuǎn)剪切條件下測定土的滲透系數(shù)變化的設(shè)備及測試方法；中國專利(CN 105606508 A)公開了一種土的剪切面及土與結(jié)構(gòu)界面的環(huán)剪滲透實驗裝置，研究了大剪切變形條件下土體剪切面或土與結(jié)構(gòu)界面的滲流特性。然而，這些方法都只能研究單一土體或單一土體剪切面滲透特性的變化且能實現(xiàn)的應(yīng)力狀態(tài)單一。
在實際工程中，由于大壩岸坡的坡度復(fù)雜多變且大壩心墻存在沉降現(xiàn)象，故岸坡處心墻黏土所處的應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜多變，容易發(fā)生大剪切變形而形成剪切面，為了提高大壩的抗?jié)B透破壞能力，在大壩心墻的上、下游分別填筑了上游材料和下游材料。上游材料的存在可以起到填充剪切面的作用。下游材料的存在可以起到限制流速、保護(hù)土體流失、促進(jìn)剪切面愈合的作用。因此，研究在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和大剪切變形條件下心墻黏土在上、下游材料保護(hù)作用下的滲流特性、尤其是滲透破壞比降的變化特性具有重要的工程實用價值。
圓柱體試樣內(nèi)部旋轉(zhuǎn)剪切出一個較小直徑的圓柱體，從而形成貫通圓柱體上下頂面的圓柱面，即剪切面，該圓柱面會導(dǎo)致試樣豎向的滲透特性發(fā)生變化，而柱剪滲透試驗裝置就是用于研究剪切面導(dǎo)致試樣滲透特性變化的儀器。儀器的黏土圓柱體試樣用于模擬土石壩的黏土心墻防滲體。通過在試樣上下兩端設(shè)置擊實的砂石，可以模擬心墻防滲體的上游材料和下游材料，進(jìn)而研究在上、下游材料的作用下試樣滲透特性的變化規(guī)律和上、下游材料對剪切面的愈合作用效果。
為實現(xiàn)上述的研究，本發(fā)明人提出了解決方案，并已申請了名稱為一種土體圓柱剪切滲透試驗裝置及測試方法、申請?zhí)枮?01710891349.2的發(fā)明專利。該方案可以很好的進(jìn)行在反濾料(下游材料)的作用下試樣滲透特性變化規(guī)律的研究，但在實踐過程中，還存在以下不足：
1、試驗的土樣要經(jīng)過制樣、真空飽和兩個步驟才能裝到儀器上進(jìn)行試驗，其中間筒狀部件既是制樣器也是測試儀的組成部分，故每次只能制作一個試樣，且要經(jīng)過長時間真空飽和后才能試驗，極大地降低了試驗效率；
2、中間筒狀部件是鋼加工成的，試樣制作好后被鋼筒約束住，故不能在試樣的周圍施加不同的壓力(圍壓)，不能實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，影響其測試范圍；
3、制樣器也是測試儀的組成部分，無法采用符合土工試驗規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制樣器和規(guī)定重量的擊樣落錘，影響其通用性；其零件均為非標(biāo)零件，需重新設(shè)計，使加工復(fù)雜、增加成本。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型柱剪滲透測試裝置及其測試方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)制樣過程與試驗過程不能分開、不能施加圍壓、設(shè)計不滿足土工試驗規(guī)范及零件加工復(fù)雜的問題。
本發(fā)明的目的之一通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
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