[實用新型]一種測量恒壓下曲面與土界面黏附力的倒置法制樣裝置

有效

• 申請號: 201921473963.8
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN212180603U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 馬天龍;劉成;仇濤;肖宇豪;張敬宇
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種測量恒壓下曲面與土界面黏附力的倒置法制樣裝置，由試驗臺、升降臺、玻璃筒、憎水木板、螺栓、側壁、接線木塞、上蓋板、土體、砝碼、吊帶、吊環和拉力計共同組成；將玻璃筒固定于憎水木板內，將憎水木板與側壁固定，將裝置倒置于試驗臺上，用升降臺支撐玻璃筒；向土箱內填土并分層擊實至一定高度，將上蓋板向下插入土箱至土體頂面，其上加砝碼并保壓特定時間，將上蓋板與側壁固定形成密閉土箱；將土箱正立后取出憎水木板，通過拉力計拉拔玻璃筒使其與土體分離，確定黏附力大小；采用倒置制樣法能夠使特殊曲面精確貼合待測土體，是研究初始壓力對特殊曲面與土體間黏附力影響的一種有效手段。

技術領域

本發明屬于隧道與地下工程試驗儀器技術領域，特別涉及一種測量恒壓加載下特殊曲面與土界面黏附力的倒置法制樣裝置與測試方法。

背景技術

隨著我國鐵路交通的發展，地下空間的運用備受關注。盾構法施工由于掘進速度快、安全性能高、沉降利于控制、對周邊環境影響小的特點，廣泛應用于城市隧道施工。盾構機在富含黏土的地層中施工，被切削下來的破碎土體容易黏結在刀盤表面，隨著推進距離的增加，刀盤表面黏結的土體不斷遷移和加厚，最終形成硬結的泥餅，導致刀盤受阻，造成刀盤推進力和扭矩等施工參數發生異常變化，掘進速度急劇下降，嚴重時甚至導致停工。因此，如何精確測量土壤黏附力，是解決刀盤結泥餅問題的一種有效手段。

目前，國內外已有黏附力測定裝置的相關研究，例如：20世紀50年代，Foutaine在《Investigation into the mechanism of soil adhesion》文中研制了以金屬圓板作為測盤的土壤粘附儀。70年代末至80年代初，潘君拯等老一輩農機專家在《我國南方十三省市水田土壤參數調查》文中研制了SF-1型土壤外附力、內聚力測定儀。1984年，江蘇工學院桑正中、張際先等人在《液壓電測式土壤粘附力測定儀》文中開發出一種“液壓電測式土壤黏附力測定儀”，提出一種采用液壓機構和垂直導柱對界面在垂直方向上連續施壓和卸載、采用電阻應變片懸臂梁式傳感器獲取黏附力數據的土壤黏附力測定儀。1993年，吉林工業大學任露泉等人在《土壤粘附力測量儀》的發明專利中開發的“土壤黏附力測量儀”采用組合式測盤解決土壤外附力大于內聚力時真實黏附力測不出或測不準的情況。在90年代中后期，吉林大學盧韶方、石要武等人在《多功能土壤實驗臺的研制》文中將計算機技術引入到土壤粘附儀的研制中，初步實現了土壤粘附儀的自動化。2002年，吉林大學王柏生在《土壤粘附特性測試系統的研究》文中通過改裝電子萬能試驗機，能夠實現在三角波、正弦波等不同運動方式下的土壤黏附力測量，2005年吉林大學孫璐在《土壤粘附特性測試系統采樣頻率及控制參數的研究》文中又對土壤粘附測試系統的采樣頻率和控制參數等作了進一步的完善。但這些黏附力測定裝置的研究不能有效的進行在特殊曲面的影響下的黏附力的測定，也沒有涉及到如何使特殊曲面精確貼合待測土體的情況，無法直接對特殊曲面進行拉拔測試土體黏附力。傳統制樣方法采用直接將待測物體如錐體和球體直接壓入土中，將會對土體產生較大擾動，造成土體發生破壞，土體與固體界面的接觸受力不均，界面處水分發生遷移；這種影響對帶有特殊曲面的物體更為嚴重，甚至造成曲面與土體存在大面積脫空的現象，大大影響了特殊曲面與土界面黏附力的測量，與真實黏附力差距較大。

為克服上述不足，本發明提出一種測量恒壓加載下特殊曲面與土界面黏附力的倒置法制樣裝置與測試方法，通過倒置法制樣并直接對特殊曲面裝置進行拉拔，分析土體黏附力大小，從而為刀盤結泥餅的防治提供有效分析依據。

發明內容

本發明提供了一種測量恒壓加載下特殊曲面與土界面黏附力的倒置法制樣裝置與測試方法，其目的在于，能夠使特殊曲面精確貼合待測土體，便于直接拉拔測量特殊曲面對土體黏附力大小的影響規律，可以應用在刀盤結泥餅的處理工程之中。