[發明專利]基于干濕循環條件的大型側限壓縮試驗和剪切試驗一體機

有效

• 申請號: 202110471872.6
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113295534B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 范志強;周奇輝;汪明元;倪衛達;孫淼軍;劉尊景;王珂;錢沿生;樓永良
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/24
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明涉及一種大型側限壓縮試驗、剪切試驗一體機及土基沉降計算，至少包括主試驗艙、液壓升降系統、進排水系統、充排氣系統、動力剪切系統、監測控制系統和框架等七個功能部分，以及土基沉降計算過程。通過設置主試驗艙、加壓板、進水設備、排水設備、熱氣流通裝備、濕度計、電機、剪切板、自動控制、實時監測等一系列試驗部件和措施，實現了土樣的干濕循環過程和壓縮試驗、剪切力學試驗。最后根據試驗結果，提出了考慮干濕循環作用的土基沉降計算方案。本發明的優勢在于能同時在干濕循環條件下實現土樣的壓縮特性和剪切特性試驗，且解決了該條件下土基沉降的計算問題。發明同時配備計算機智能監測及伺服控制系統，提高了試驗自動化程度。

技術領域

本發明涉及土工新型試驗技術領域，具體涉及一種基于干濕循環條件的大型側限壓縮試驗和剪切試驗一體機，可實現試樣的干濕循環、沉降監測、強度測試等內容，并為土基沉降計算提供依據。

背景技術

水電大壩的興建，造就了庫岸區特殊的水文地質環境。例如水庫高填方、土石壩、滑坡等巖土工程在大壩正常運營后，將受到蓄排水所引起的周期性庫水位升降的影響。該過程中，巖土體經歷由干態到濕態再到干態等一系列的干濕循環過程，不光其沉降變形會受到最直接的影響，其剪切力學強度亦會發生劣化，從而危害到工程的安全。

干濕循環過程中，巖土體浸濕后會發生濕化變形，而再次干化過程中土顆粒亦會發生干裂破碎從而引起進一步變形。此外，干濕過程中土顆粒的破碎和粒間滑移過程導致土顆粒級配往細粒化發展，同時粒間膠結度、咬合度均會受到破壞，因此將引起巖土體強度的變化。綜合來看，開展干濕循環過程中巖土體壓縮沉降特性以及剪切強度劣化規律具有實際的工程背景。開發出合適的儀器開展相應的研究，對于土方工程干濕循環沉降計算，以及土方土坡工程的安全穩定性評價均具有重要意義。

目前為止，主要采用常規側限壓縮儀開展巖土體壓縮試驗，且亦有高校科研院所研究人員在常規壓縮儀基礎上開展巖土體濕化沉降變形研究，但仍尚少有合適的配套儀器設備及方法可對干濕循環條件下巖土體的壓縮試驗開展研究。同時，巖土體干濕循環過程中的剪切強度研究亦非常重要。因此，如能同時發明出一種適用于巖土體干濕循環過程中壓縮特性研究和剪切強度特性研究的儀器，則可成為該領域研究提供重要手段。

基于上述內容，本發明致力于研發一種能基于干濕循環條件的巖土體側限壓縮試驗和剪切試驗一體機，解決了干濕循環過程中巖土體壓縮特性和剪切強度特性的研究瓶頸。同時，與干濕循環試驗相配套，專利提出了干濕循環條件下土方沉降變形的計算思路。

發明內容

基于現有土工儀器尚無法同時開展試樣干濕循環過程中的壓縮特性和剪切力學特性試驗研究，以及目前尚少將干濕循環對巖土體壓縮特性的影響考慮在土基沉降計算中，本發明旨在結合現有的高新技術，提供一種能基于干濕循環條件的側限壓縮試驗、剪切試驗一體機及土基沉降計算，以彌補當前土方工程研究中的不足。本發明不僅可測試巖土體干濕循環過程中的壓縮特性參數，還可同時開展干濕循環過程中巖土體的剪切力學實驗，研究干濕循環作用對巖土體剪切強度的具體影響。基于干濕循環壓縮特性的研究，本發明提供了考慮干濕循環效應的土基沉降計算方法。此外，設備配套了計算機伺服控制系統，可自動控制軸向加載、轉動剪切、進排水、充氣干化等步驟。設備同時具備可研性強、工程意義大等創新性。

為解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案實現：

基于干濕循環條件的大型側限壓縮試驗和剪切試驗一體機，所述一體機包括：

水容器，所述水容器頂部具有可供充水裝置向內注水的敞口，底部具有可打開和關閉的排水管；

側限位壁，所述側限位壁布置于所述水容器內部，與所述水容器底面彼此間隔適當的距離；在所述側限位壁頂部和該距離空間內分別布置可供水流通過的上透水石和下透水石，使得上透水石、側限位壁以及下透水石三者之間合圍形成供填筑測試土樣的圍限空間；