[發明專利]一種溫度剪切測試裝置及其測試方法

在審

• 申請號: 202010615544.4
• 申請日: 2020-06-26
• 公開（公告）號: CN111707563A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 劉成;仇濤;張敬宇;殷孝天;呂偉華;蔡光華
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種溫度剪切測試裝置及其測試方法，該裝置包括土筒、蓋板、多孔蓋板、透水石、加熱板、試驗土、剪力儀等組成；本發明可以開展局部加熱條件下，不同時刻土體的抗剪強度隨距加熱面距離的變化規律的測定；可用于模擬盾構機掘進過程中金屬刀盤結泥餅后因摩擦生熱產生高溫，影響開挖面土體性質從而加速泥餅生成的情況，為了解泥餅工況下盾構開挖高溫面對開挖面土體抗剪強度的影響規律提供一種測試手段。

技術領域

本發明屬于巖土工程模型試驗技術領域，尤其涉及一種溫度剪切測試裝置及其測試方法。

背景技術

盾構刀盤穿越黏土地層時切削下來的黏土碎屑會粘附在刀盤表面，經刀盤擠壓作用形成固體或半固體塊狀物，并粘附阻塞刀盤，導致切削地層時刀具貫入度降低，使盾構開挖效率下降。泥餅的存在不僅會導致盾構刀盤扭矩的增大，還會堵塞排漿管的吸漿口，將嚴重影響盾構施工技術和施工安全，渣土改良、泥餅清除、盾構系統改造、停機開艙作業、風險防范等一系列施工問題的處理與修復，大大增加了施工成本。

在正常工作情況下，盾構刀盤的溫度一般為40～50℃，但是在盾構的掘進過程中，特別是在復合地層的條件下，隨著泥餅形成與增大的作用下，刀盤扭矩、總推力的大幅增大、推進速度減慢，導致刀盤溫度高達400～500℃，甚至更高。

研究表明，土體的含水率、溫度對于土的力學性質影響較大，因此想要獲得盾構泥餅的形成機理和發展規律，解決刀盤結泥餅這一常見工程難題，需要了解受刀盤高溫影響開挖面土體的性質，因此研究土體加熱狀態下的抗剪強度變化規律是必要的。本發明能夠提供一種溫度剪切測試裝置及其測試方法，為了解溫度對于土體抗剪強度的影響規律提供一種測試手段。

發明內容

為研究土體局部加熱條件下，不同時刻土體的抗剪強度隨距加熱面距離的變化規律，本發明提供了一種溫度剪切測試裝置及其測試方法，能夠測試不同時刻的局部加熱土體，距加熱面不同距離處的土體抗剪強度性能，分析土體局部加熱時間及距離對于土體抗剪強度性能的影響規律。

本發明所采用的技術方案是：

一種溫度剪切測試裝置，其特征在于：所述裝置由土筒、多孔蓋板、蓋板、透水石、加熱板、試驗土、剪力儀、螺絲、孔口、螺塞、橡膠圈組成，所述土筒左端以螺絲固定多孔底板，底板右側緊貼透水石，右端以螺絲固定蓋板，土筒中填充試驗土，試驗土右端與加熱板緊貼，剪力儀通過孔口插入試驗土中測量剪力。

根據權利要求1所述的一種溫度剪切測試裝置，其特征在于：所述土筒為長方體筒，左右兩端端頭向外延伸一圈并開有螺絲孔，土筒上端開有若干孔口，剪力儀可通過孔口插入試驗土中，同時孔口配有螺塞用于孔口的封堵。

根據權利要求1所述的一種泥漿成膜試驗裝置，其特征在于：所述多孔蓋板板面開有若干小孔，土體加熱時土中的水汽可透過多孔蓋板排出，多孔蓋板與土筒的接觸面一周設有橡膠圈。

根據權利要求1所述的一種泥漿成膜試驗裝置，其特征在于：所述蓋板內側設有加熱板，試驗時蓋板與土筒固定，加熱板與試驗土緊貼，蓋板與土筒的接觸面一周設有橡膠圈。

一種溫度剪切測試方法，其特征在于，采用權利要求1-4任一項所述的一種泥漿成膜試驗裝置進行測試，包括以下步驟：

(1)土筒左側安裝多孔蓋板并以螺絲固定，孔口塞緊螺塞，將安裝好左側蓋板的土筒豎向放置，置入透水石，裁剪一片與透水石相同截面大小的濾紙，置入土筒中與透水石相貼；

(2)根據試驗要求制備試驗土，將制配好的試驗土分層填入土筒中并搗實至土筒口；

(3)抹平土筒口試驗土土面，蓋上蓋板使加熱板緊貼試驗土，以螺絲固定蓋板與土筒，將組合好的裝置水平放置；

(4)接通加熱板電源，設置加熱板加熱溫度，開始試驗；