[發明專利]實現變尺寸泥水劈裂試驗的三軸儀裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201910060398.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109752251A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 袁大軍;王滕;許麗群;羅維平;韓冰宇;李興高;吳俊;金慧;金大龍
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種實現變尺寸泥水劈裂試驗的三軸儀裝置及其使用方法。該裝置包括：底板、放置在底板上的試樣臺座、放置在試樣臺座上的試樣、放置在試樣中孔底端的變徑管、放置在試樣頂部的頂板和放置在試樣外壁的橡膠膜；底板的下方設有注漿口，試樣臺座的中孔與注漿口相通，變徑管的細端插入試樣臺座的中孔，變徑管的粗端伸入試樣的中孔內，在所述橡膠膜外部施加指定圍壓，同時在頂板上部施加指定軸壓，之后從注漿口注入泥漿經過變徑管流入到試樣的中孔直至試樣劈裂。本發明可以方便快捷地在泥水劈裂試驗中切換模型的尺寸與形狀，便于研究尺寸形狀對劈裂試驗的影響，同時設計了一種變徑管有效地避免了中孔泥水滲入到試樣底部與臺座之間的縫隙。

技術領域

本發明涉及隧道修建技術領域，尤其涉及一種實現變尺寸泥水劈裂試驗的三軸儀裝置及其使用方法。

背景技術

在隧道修建技術高速發展的今天，盾構法日益成為隧道施工的主流工法，尤其在水下隧道工程施工時基本都用到了泥水平衡盾構。泥水平衡盾構是通過在泥水倉施加泥水壓力來維持刀盤前方掌子面的穩定，并通過泥水循環將渣土排出。而泥水倉泥水壓力的設定對盾構的安全施工有著不可忽視的作用，泥水倉泥水壓力過小可能會引起掌子面失穩坍塌，水壓力過大可導致地層劈裂，引發泥水噴發、河(海)水倒灌等事故。因此，研究掌子面泥水壓力的合理設定值對確保掌子面穩定具有重要意義。

目前，國內對于泥水壓力的研究主要采用理論計算、室內試驗和現場試驗的方法。由于工程現場地質條件復雜，理論計算難以準確計算出泥水的合理設定范圍，而現場試驗操作復雜，危險性高，因此室內試驗成為研究泥水劈裂壓力的主要手段。實驗室內研究泥水劈裂壓力主要是在改造后的三軸儀上進行，將三軸儀原來的反壓系統改為注漿系統，通過施加圍壓和軸壓模擬地層應力。

由于目前三軸儀的試樣臺座的形狀、尺寸是固定的，一個試驗設備只能對一種形狀、尺寸的試樣進行試驗，想要獲取不同形狀、尺寸試樣的試驗結果需要多個不同規格的三軸以進行試驗，增大試驗成本，且進行試驗時試樣中孔的泥水很容易滲入到試樣底部與臺座之間的縫隙導致試驗失敗。

發明內容

本發明實施例提供了一種實現變尺寸泥水劈裂試驗的三軸儀裝置及其使用方法，以克服現有技術的問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

根據本發明的一個方面，提供了一種實現變尺寸泥水劈裂試驗的三軸儀裝置，包括：底板(10)、放置在底板(10)上的試樣臺座(5)、放置在試樣臺座(5)上的試樣(2)、放置在試樣(2)的中孔底端的變徑管(8)、放置在試樣(2)頂部的頂板(6)和放置在試樣(2)外壁的橡膠膜(1)；

所述底板(10)的下方設有注漿口(7)，試樣臺座(5)的中孔與注漿口(7)相通，變徑管(8)的細端插入試樣臺座(5)的中孔，所述變徑管(8)的粗端伸入試樣(2)的中孔內，在所述橡膠膜(1)外部施加指定圍壓14，同時在頂板上部施加指定軸壓11，之后從所述注漿口(7)注入泥漿經過所述變徑管(8)流入到試樣(2)的中孔直至試樣(2)劈裂。

進一步地，所述裝置還包括套裝在試樣臺座(5)外緣的套環(3)、(13)，套環(3)、(13)的內徑與試樣臺座(5)的外徑一致，套環(3)、(13)內側預留密封槽(12)，在所述密封槽(12)中放置密封圈(9)。

進一步地，所述橡膠膜(1)的內徑與試樣(2)的外徑一致，橡膠膜(1)的上、下端分別套裝在頂板(6)和套環(3)、(13)的外緣，橡膠膜(1)的外側用喉箍(4)箍緊，在橡膠膜(1)的外側通過施加水壓為試樣(2)施加圍壓。

進一步地，所述密封圈(9)為橡膠材質，所述頂板(6)為實心金屬材質板，頂板(6)的形狀和大小與試樣(2)的橫截面一致。

進一步地，所述試樣(2)為中空圓柱體或者中空長方體。