[發明專利]凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置及工藝

有效

• 申請號: 202011253464.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112268774B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 孫鐵成;董創奇;縱子航;楊茜;胡田飛;張振波;王天亮;韓昀希;張嬌;王愛玉;曹航
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36;G01N1/42;G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 張培元

本發明公開了一種凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置及工藝，涉及土木工程技術領域，可拼裝的啞鈴形環刀制作啞鈴形試樣，得到的啞鈴形試樣埋進土體水汽遷移量測裝置的土體內進行低溫凍結；然后對啞鈴形試樣進行無壓補水，模擬開敞系統條件下的補水凍結；隨后保水、恒溫處理得到考慮水分遷移的用于凍土與混凝土接觸面直剪及拉伸試驗的啞鈴形試驗試樣，最后在低溫條件下進行試樣盒的拼裝，進行直剪及拉伸試驗。利用本發明的試樣盒能夠完成直剪及拉伸試驗，可有效減少實驗室的成本支出。本發明操作簡單、安裝方便，能夠較為真實模擬實際工程狀況，極大程度上保證了試驗結果的精確性。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種考慮開敞系統條件下水分遷移的凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置及工藝。

背景技術

在西藏等多年凍土區所在省份進行實際施工過程中，工程所面臨的其中一大難題就是凍土問題。對于施工工程而言，凍土屬于不良地基性土，容易發生凍脹和融沉現象，一旦處理措施不當，就會對工程構筑物造成一定的破壞。目前，樁基礎作為防治凍脹和融沉的一種措施而被經常采用。由于樁端土受基礎的熱擾動，易形成融沉變形，所以摩擦樁更符合凍土地區的實際工程需求與狀況。樁基礎和凍土間的凍結力是凍土地區工程摩擦樁澆筑需要考慮的重要力學參數，主要通過樁基的現場檢測和室內直剪試驗這兩種方式來求得強度值。進行樁基現場檢測是取得凍結力的有效手段，但由于它的成本較高、操作難度大等缺點，其在工程應用較少。當前我國針對影響構筑物基礎凍害的關鍵作用部位的研究多指向凍土與基礎的接觸面，同時針對凍土與混凝土接觸面凍結強度的研究也逐漸豐富。目前，針對凍土與混凝土接觸面凍結強度的研究大多還是基于封閉系統環境條件下制備的試樣進行試驗的開展，但試驗所用試樣與實際工程中開敞系統條件下的真實接觸物態存在較大差異。

凍土與常規土不同，凍土土體與結構物接觸面上的力學特性較為復雜，其中凍土的抗拉和抗剪強度是凍土地區影響結構物基礎凍拔與傾覆的主要因素，其也有待于進行進一步的試驗研究。在常溫下，土體拉伸試驗研究土體本身的拉伸強度而非土與結構物接觸面的拉伸強度。其中，拉伸試驗裝置在常溫下就沒有統一的精度控制要求，都是由其它實驗裝置改造而成，并且這些經過改造的試驗裝置，若是在低溫環境中使用，常常會面臨操作空間受限、造價高昂、精度難以控制等問題，極大地限制了試驗的可操作范圍，且許多常規的土工實驗裝置，在低溫環境下并不適用。

通過參閱相關文獻：一種混凝土與凍土接觸面直剪試樣的制作方法(溫智等)，采用水泥砂漿制成直徑61.8mm和高20mm的混凝土塊，然后將2個直徑為61.8mm和高20mm的環刀連接成一體，制成40mm的高樣品倉，最后將20mm厚混凝土試塊放入樣品倉，按照設定含水量配置土樣，將土樣分層置入樣品倉，然后采用油壓千斤頂將試樣頂出，即可制成混凝土—凍土接觸面直剪試驗試樣。該方法存在幾個問題，第一，該制樣方法即為前述的第一種制樣方法，試驗所得抗剪強度以接觸面靜摩擦力為主；第二，將兩個高20mm的連接起來制成40mm的高樣品倉，如果連接不好，壓樣時連接縫容易漏土，造成接觸面偏大，或者制而成的試樣不容易裝入剪切盒；第三，該制樣方法沒有考慮震動對混凝土面的影響，這不符合實際工程情況。

因此，提出一種更科學、更符合實際施工情況且可操作性強的考慮水分遷移的凍土與混凝土接觸面直剪及拉伸試驗的試樣制備工藝，對于凍土地區的樁基礎工程設計具有一定的理論意義和工程價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種凍土與混凝土接觸面的力學試驗用試樣制備裝置及工藝，制作成本相對較低、安裝方便、操作簡單，能夠進行考慮水分遷移的凍土與混凝土接觸面直剪及拉伸試驗。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：