[發明專利]一種綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202110008724.0
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112858017A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 陳興周;陳莉麗;江海;馬彬;杜威;唐嘉儀;白亞妮
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/04;G01N25/00
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 張衛武

本發明公開了一種用于綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的試驗裝置及試驗方法。試驗裝置主要包括支座，底盤，鋼殼，試驗缸，液氮缸，頂蓋，進排液管，液壓泵，溫度傳感器，升溫控制系統，降溫控制系統，以及置樣臺。本發明的一種用于綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的室內試驗方法，解決了現有設備無法同時模擬動態承壓浸泡與凍融環境的技術難題，減小了試驗過程人為因素對試件細觀結構特征的影響，可為西部水庫岸坡巖體多場耦合試驗提供參考。

技術領域

本發明屬于室內巖石試驗技術領域，涉及一種用于綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的試驗裝置，本發明還涉及了上述試驗裝置的試驗方法。

背景技術

庫水周期性浸泡與季節性凍融破壞及兩者交替往復作用，是制約西部水電工程庫區涉水開挖邊坡長期穩定性的關鍵問題。依托室內試驗手段研究動態承壓浸泡與凍融循環及兩者交替往復環境下岸坡開挖巖體的物理力學特性，可為西部季凍區水庫開挖岸坡工程設計與變形分析及長期穩定性評價提供理論參考，有助于借助試驗手段揭示西部季凍區水庫消落帶岸坡開挖巖體產生凍融破壞與水驅失穩的力學機理。

目前，針對巖體反復遭受承壓浸泡與凍融循環賦存環境的模擬，多數采用先進行承壓浸泡、再進行凍融循環的試驗方法。既沒有結合庫水位變化考慮岸坡開挖巖體所遭受的動態滲透潛蝕問題，也沒有結合季節性凍融環境考慮浸泡與凍融的交替往復侵蝕問題，從而難以準確模擬西部季凍區水庫岸坡開挖巖體的真實賦存環境。

本發明在考慮庫水位變化及衍生高滲壓的基礎上，借助布置在試驗缸側面的兩臺液壓泵實現滲透壓差，迫使試驗缸內形成動態承壓水流，以模擬庫水驟降影響下涉水岸坡開挖巖體所遭受的動態承壓浸泡環境。以遭受動態滲透壓力作用的試件為對象，利用液氮與電熱絲及溫控系統營造凍融環境，以綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境以及兩者的交替往復作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的試驗裝置，解決了現有設備無法同時模擬動態承壓浸泡與凍融環境的技術難題，減小了試驗過程人為因素對試件細觀結構特征的影響，可為西部水庫岸坡巖體多場耦合試驗提供思路。

本發明的另一個目的是提供一種用于綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的室內試驗方法。

本發明所采用的技術方案是，一種綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的試驗裝置，包括承放裝置的支座，試驗裝置依托支座放于地面，支座與地面之間采用螺栓相連；底盤上設有排液管，底盤上設有多個環形凹槽。鋼殼和多個缸體，均內嵌于底盤的環形凹槽內；鋼殼內設有四個試驗缸和一個液氮缸，各缸頂部設有進液管；鋼殼設有頂蓋，且高度低于各缸體；以鋼殼內充滿的導溫鹽水為傳導介質，實現以液氮為低溫源頭的試件凍結。試驗缸內設有置樣臺和L型槽，置樣臺沿L型槽放入試驗缸內固定；試驗缸外側均設有兩臺液壓泵，試驗缸內設有溫度傳感器和電熱絲，溫度傳感器和電熱絲與升溫控制系統相連，液氮缸與降溫控制系統相連。

本發明第一種技術方案的特點還在于：

其中試驗缸內設有置樣臺，置樣臺上設有四個Ω形夾具，可同時放置四個試件進行試驗。Ω形夾具用鋼片焊接于置樣臺上，距離置樣臺面有一定高度，Ω形夾具內側設有海綿墊。

其中試驗缸內壁留有L型槽，置樣臺沿L型槽放入試驗缸。

其中試驗缸外側設有兩臺液壓泵，通過導管與試驗缸連通。

其中試驗缸內設有電熱絲和溫度傳感器。

其中試驗缸頂蓋留有進液管道，底部留有排液管道。

其中液氮缸頂蓋留有進液管道，底部留有排液管道。

其中鋼殼頂蓋留有進液管道，底部留有排液管道。

本發明所采用的另一個技術方案是，用于綜合模擬動態承壓浸泡與凍融環境的室內試驗方法，具體操作步驟如下：