[發(fā)明專(zhuān)利]考慮泥皮形成條件和界面法向位移的直剪試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110395530.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113049342B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余翔;王鈺軻;玉努斯江·吐拉買(mǎi)提;夏洋洋;薛冰寒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/28;G01N3/24
• 代理公司: 鄭州銀河專(zhuān)利代理有限公司 41158
• 代理人: 陳玄

本發(fā)明涉及一種考慮泥皮形成條件和界面法向位移的直剪試驗(yàn)裝置，包括泥皮制樣機(jī)構(gòu)和剪切試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，泥皮制樣機(jī)構(gòu)包括剪切盒和設(shè)置在剪切盒一側(cè)的儲(chǔ)水槽，剪切盒包括剪切盒底座、固定在剪切盒底座上的剪切盒套筒、固定在剪切盒套筒上的泥漿護(hù)筒和固定在泥漿護(hù)筒上的泥漿護(hù)筒上蓋，所述剪切盒套筒的底端與剪切盒底座之間安裝有彈簧，剪切盒底座內(nèi)設(shè)有與剪切盒套筒內(nèi)部連通的進(jìn)水孔通過(guò)水管與儲(chǔ)水槽的底部相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了帶泥皮試樣制作和直剪試驗(yàn)一體化，可對(duì)不同壓差條件下泥漿浸染土樣的制作及界面剪切試驗(yàn)中法向位移的控制，且泥漿浸染土樣的制作在剪切盒套筒中完成，這樣避免了土樣的擾動(dòng)，更加接近工程實(shí)際，有效提高了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土工試驗(yàn)技術(shù)研究領(lǐng)域，特別涉及一種考慮泥皮形成條件和界面法向位移的直剪試驗(yàn)裝置及使用方法。

背景技術(shù)

水庫(kù)大壩是國(guó)家重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，常用來(lái)防洪、灌溉及水利發(fā)電等，據(jù)報(bào)道近些年我國(guó)各地建造的水庫(kù)大壩超過(guò)87000個(gè)，其中95％是土石壩。而在我國(guó)西部地區(qū)河流縱橫，水電資源豐富，但眾多河流都存在超厚覆蓋層，為了達(dá)到防滲的目的，通常在覆蓋層壩基筑建混凝土防滲墻心墻，而防滲墻作為水庫(kù)大壩的重要組成部分，其與土體界面間的力學(xué)性能研究也成為巖土工程中的重要課題之一，特別是含泥皮的防滲墻與超厚覆蓋層間界面。關(guān)于土與結(jié)構(gòu)界面間的相互作用研究，目前主要集中在界面剪切試驗(yàn)和界面拉拔試驗(yàn)兩個(gè)方面，而界面剪切試驗(yàn)是最能直觀反映工程實(shí)際特性的一種手段。傳統(tǒng)關(guān)于界面剪切特性的試驗(yàn)研究，大多停留在界面粗糙度與含水率、試樣尺度、荷載大小與速率的影響，沒(méi)有考慮界面的形成過(guò)程，且大都未考慮法向位移的影響。但實(shí)際工程中，特別是超厚覆蓋層土質(zhì)壩基，由于覆蓋層土體多為砂土或砂礫石，較為疏松，孔隙率大，高水壓差作用下泥漿會(huì)對(duì)土體進(jìn)行浸染并在混凝土防滲墻與土體界面間形成泥皮，且泥皮也存在較大的法向變形，這樣會(huì)嚴(yán)重影響混凝土防滲墻與土體界面力學(xué)特性。因此，亟需提出一種集含泥皮土樣制備與考慮界面法向變形于一體的試驗(yàn)裝置，特別是一種考慮泥皮形成條件和界面法向位移的直剪試驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種考慮泥皮形成條件和界面法向位移的直剪試驗(yàn)裝置及使用方法，其實(shí)現(xiàn)了泥皮試樣制作和直剪試驗(yàn)一體化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種考慮泥皮形成條件和界面法向位移的直剪試驗(yàn)裝置，包括泥皮制樣機(jī)構(gòu)和剪切試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，所述泥皮制樣機(jī)構(gòu)包括剪切盒和設(shè)置在剪切盒一側(cè)的儲(chǔ)水槽，所述剪切盒包括剪切盒底座、固定在剪切盒底座上的剪切盒套筒、固定在剪切盒套筒上的泥漿護(hù)筒、固定在泥漿護(hù)筒上的泥漿護(hù)筒上蓋，剪切盒套筒的側(cè)壁上設(shè)有透明的窗口，所述剪切盒套筒的底端與剪切盒底座之間安裝有彈簧，所述剪切盒底座內(nèi)設(shè)有與剪切盒套筒內(nèi)部連通的進(jìn)水孔，進(jìn)水孔的進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)水閥，進(jìn)水閥通過(guò)氣插接頭連接有進(jìn)水管，進(jìn)水管與儲(chǔ)水槽的底部相連，所述泥漿護(hù)筒上蓋上設(shè)有進(jìn)漿口和排氣口，進(jìn)漿口處設(shè)有泥漿控制閥，泥漿控制閥上外接泥漿注射裝置，排氣口處安裝有排氣閥，所述剪切試驗(yàn)機(jī)構(gòu)包括固定在剪切盒底座上的傳力架、制成的泥皮、浸染土體、用于覆蓋在剪切盒套筒上方的混凝土板和直剪儀，傳力架與直剪儀的水平加載裝置相連，剪切盒底座滑動(dòng)安裝在直剪儀的滑動(dòng)導(dǎo)軌上，剪切試驗(yàn)時(shí)，拆下泥漿護(hù)筒上蓋和泥漿護(hù)筒，將混凝土板覆蓋在剪切盒套筒和泥皮上，直剪儀的豎向荷載加載裝置作用于混凝土板上表面中間位置。

所述剪切盒底座、剪切盒套筒、泥漿護(hù)筒和泥漿護(hù)筒上蓋通過(guò)螺桿和螺帽固定在一起，其中螺桿一端固定在剪切盒底座上，泥漿護(hù)筒上蓋上開(kāi)設(shè)有與螺桿相對(duì)應(yīng)的穿孔，螺桿另一端穿過(guò)穿孔后緊固螺帽進(jìn)而將剪切盒底座、剪切盒套筒、泥漿護(hù)筒和泥漿護(hù)筒上蓋固定在一起。

所述剪切盒套筒為筒狀四方體，剪切盒底座為凸形狀，剪切盒套筒的四邊底端通過(guò)彈簧與剪切盒底座連接，剪切盒底座的凸起部的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有第一螺孔，剪切盒套筒的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有第一螺孔相對(duì)應(yīng)的第二螺孔，第一螺孔和第二螺孔內(nèi)安裝有螺釘，制樣時(shí)剪切盒套筒通過(guò)螺釘、第一螺孔和第二螺孔固定在剪切盒底座上，剪切盒套筒的內(nèi)壁與剪切盒底座的凸起部的外壁之間設(shè)有止水墊片，所述剪切盒套筒內(nèi)由下之上依次放置有透水石、濾紙、土體，泥漿護(hù)筒內(nèi)放置有泥漿。