[發(fā)明專利]一種深部黏土高壓K0

在審

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• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112858630A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬冬冬;項華松;張蓉蓉;黃坤;袁璞
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N25/14;G01N29/07
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本發(fā)明涉及一種深部黏土高壓K₀固結(jié)再凍結(jié)實(shí)驗裝置，是由發(fā)射換能器、接收換能器、波速測試系統(tǒng)、鋼筒、透水板、低溫箱、底座、加載裝置、深部黏土試樣、溫度控制系統(tǒng)組成，深部黏土試樣上端和下端分別設(shè)置透水板，發(fā)射換能器和接收換能器與波速測試系統(tǒng)相連，鋼筒設(shè)置在發(fā)射換能器、接收換能器、透水板、深部黏土試樣的環(huán)向位置，發(fā)射換能器、接收換能器、透水板、深部黏土試樣、鋼筒放置在低溫箱內(nèi)，低溫箱與溫度控制系統(tǒng)相連，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種深部黏土高壓K₀固結(jié)再凍結(jié)實(shí)驗裝置。

背景技術(shù)

大量研究表明，深部土是一種處于K₀固結(jié)狀態(tài)(即土體在無側(cè)向變形條件下的豎向固結(jié)，土體徑向有效應(yīng)力與豎向有效應(yīng)力之比稱為K₀值)的高致密性、低含水率的特殊土。深部土具有賦存深度大、固結(jié)時間長、初始應(yīng)力高等特點(diǎn)，以煤礦立井、地下水庫為代表的地下空間工程在施工時通常采用人工凍結(jié)法進(jìn)行土體加固，然后進(jìn)行凍土段開挖，凍土的物理力學(xué)響應(yīng)與未凍土明顯不同，因此對固結(jié)凍土力學(xué)性能的研究得到了廣泛的關(guān)注。

如何將在工程中取出的凍土試樣恢復(fù)到深部土的原始條件成為研究的熱點(diǎn)問題，在中國專利授權(quán)書，CN 104458430B中公布了一種多功能非飽和土固結(jié)儀及測試方法，包括固結(jié)儀加載平臺，砝碼托盤，砝碼，杠桿，平衡錘，加載連接塊，連接桿，氣壓室和固結(jié)儀加載構(gòu)件，通過軸向壓力傳感器的內(nèi)置能夠消除摩擦力的影響，旋轉(zhuǎn)剛性連接組件的設(shè)計減少了對試樣的不必要的預(yù)壓力，調(diào)心組件的設(shè)計解決了由于加工和安裝引起的加載桿和試樣偏心的問題。在中國專利授權(quán)書，CN 106908204B中公布了一種K₀固結(jié)儀氣密性的檢測方法，其利用充水的乳膠氣球具有很好的柔性，在豎向壓力作用下能與K₀固結(jié)儀的橡膠圈緊密貼合。利用充水的乳膠氣球能各向均勻傳壓的特點(diǎn)，將杠桿施加的豎向壓力轉(zhuǎn)化為水平壓力，并通過與乳膠氣球緊密接觸的橡膠圈將壓力傳遞給壓力腔中的水，避開了使用三軸壓縮儀測壓板加壓帶來的不便。

以上裝置雖然能夠在K₀狀態(tài)測試土體的物理力學(xué)性能，但并未考慮對于深部人工凍土承受高壓K₀固結(jié)、低溫凍結(jié)、承載破壞的歷程，黏土具有壓縮性高，開挖難度大的特性，因此，需要設(shè)計一種深部黏土高壓K₀固結(jié)再凍結(jié)實(shí)驗裝置，以還原工程中凍土的實(shí)際情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種深部黏土高壓K₀固結(jié)再凍結(jié)實(shí)驗裝置，利用該裝置，能夠模擬深部土體的高壓K₀固結(jié)、低溫凍結(jié)、承載破壞的歷程。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種深部黏土高壓K₀固結(jié)再凍結(jié)實(shí)驗裝置，是由發(fā)射換能器、接收換能器、波速測試系統(tǒng)、鋼筒、透水板、低溫箱、底座、加載裝置、深部黏土試樣、溫度控制系統(tǒng)組成。其中，深部黏土試樣上端和下端分別設(shè)置透水板；深部黏土試樣上端透水板的上方設(shè)置發(fā)射換能器，深部黏土試樣下端透水板的下方設(shè)置接收換能器；發(fā)射換能器的上方和與接收換能器的下方與加載裝置接觸；發(fā)射換能器和接收換能器與波速測試系統(tǒng)相連；鋼筒設(shè)置在發(fā)射換能器、接收換能器、透水板、深部黏土試樣的環(huán)向位置，用于限制深部黏土試樣的環(huán)向變形；發(fā)射換能器、接收換能器、透水板、深部黏土試樣、鋼筒放置在低溫箱內(nèi)，低溫箱與溫度控制系統(tǒng)相連。

上述裝置中，所述發(fā)射換能器、接收換能器、鋼筒、透水板、加載裝置均由耐低溫材料組成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：