[發明專利]一種不同含水量粉細砂結構掌子面穩定性的實驗裝置和方法

在審

• 申請號: 202010467666.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111735931A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 孟昭暉;王松;楊建輝;呂金生;王恒;王來順;李柏青;郭水;郭奇峰;王建;王超;劉淼;張斌;王森
• 申請（專利權）人: 北京市政建設集團有限責任公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01B5/24;G01N11/00
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 李硯明

本發明涉及一種不同含水量粉細砂結構掌子面穩定性的實驗裝置及方法，其中活動面板(2)與玻璃箱體(1)形成容納空腔；數據采集器(3)嵌入在玻璃箱體(1)內側且邊緣與活動面板(2)接觸，數據線從玻璃箱體(1)引出與PC端連接；針對每種不同含水量的粉細砂試樣做如下試驗：將粉細砂試樣分成若干等份分次加入空腔中，且每次加入后壓實并找平后再加入下一份；在最后一份壓實找平后，靜置使其達到正常固結程度；緩慢抽出活動面板，采集粉細砂試樣的直立時間，并記錄粉細砂試樣的自然休止角；根據獲得的多種試樣的直立時間及自然休止角，確定粉細砂結構掌子面的穩定性。本發明能方便有效測試不同含水量對粉細砂結構穩定性的影響。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，特別是涉及一種不同含水量粉細砂結構掌子面穩定性的實驗裝置和方法。

背景技術

隨著科技與經濟的發展，城市地下鐵道工程越來越多，由于地下地質環境的復雜多遍，許多城市在修建地鐵時面臨著高地下水位的粉細砂層，且許多粉細砂地層含有不同含水量，使得開挖面的穩定性有著顯著的不同，這給修建地鐵時隧道掌子面的加固帶來了許多嚴重的問題。

為了探明不同含水量對粉細砂地層結構掌子面的穩定性影響，需要設計相關的試驗模型，并根據實驗結果確定出粉細砂不同含水量與在相應含水量粉細砂地層結構的穩定性之間的關系。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種不同含水量粉細砂結構掌子面穩定性的實驗裝置和方法，能夠方便有效的測試不同含水量粉細砂試樣的休止角以及保持直立時間，從而能夠確定粉細砂不同含水量對相應含水量粉細砂地層結構的穩定性的影響。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

本發明提供一種不同含水量粉細砂結構掌子面穩定性的實驗裝置，其包括：玻璃箱體、活動面板和數據采集器；

所述玻璃箱體包括底板、第一側板、第二側板和后板；第一側板和第二側板以及底板上設置有對應的凹槽；活動面板插入所述凹槽，并與所述玻璃箱體一起形成容納粉細砂試樣的空腔；

數據采集器嵌入在玻璃箱體內側并且邊緣與活動面板接觸；數據采集器的數據線從玻璃箱體引出與PC端連接。

更優選地，在所述第一側板和/或第二側板的外側刻有量角刻度。

更優選地，所述數據采集器為紅外線計時器。

本發明還提供一種不同含水量粉細砂結構掌子面穩定性的實驗方法，所述實驗方法包括：

將配置好的不同含水量的多種粉細砂試樣均按照如下步驟實驗，獲得多種粉細砂試樣的直立時間以及自然休止角：

步驟S101，取配置好的一種粉細砂試樣；

步驟S102，清空玻璃箱體，并將活動面板插入玻璃箱體的凹槽內并使其固定；

步驟S103，將取得的粉細砂試樣分成若干等份，分次加入到玻璃箱體與活動面板形成的空腔中，且每次加入粉細砂試樣后將其壓實并且找平，之后再加入下一份粉細砂試樣；

步驟S104，在最后一份試樣壓實找平后，靜置使其達到正常固結程度，然后緩慢抽出活動面板，采集粉細砂試樣的直立時間，觀測并記錄本次實驗的粉細砂試樣的自然休止角；

根據獲得的多種粉細砂試樣的直立時間以及自然休止角，確定粉細砂結構掌子面的穩定性。

更優選地，所述步驟S103中，采用固結不排水方法對加入的每份粉細砂試樣進行壓實和找平。

更優選地，所述粉細砂試樣含水量按照從塑限含水量到液限含水量依次增加5％進行配比。

由上述本發明的技術方案可以看出，本發明相對于現有技術，具有如下技術效果：