[發(fā)明專利]三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110906033.2
• 申請(qǐng)日: 2021-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113533123A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡正;戴北冰;常丹;李金澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/04
• 分類號(hào): G01N5/04;G01N15/08;G01N17/00;G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;管瑩

1.一種三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：

固定機(jī)構(gòu)，其用于固定土樣；

圍壓機(jī)構(gòu)，其作用于所述土樣的四周，所述圍壓機(jī)構(gòu)用于在水平方向上向所述土樣施加恒定壓力；

豎向加載機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于所述土樣的上方，所述豎向加載機(jī)構(gòu)對(duì)所述土樣施加向下的壓力；

反壓機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于所述土樣的下方，所述反壓機(jī)構(gòu)對(duì)所述土樣施加向上的壓力；

滲流機(jī)構(gòu)，所述滲流機(jī)構(gòu)連接所述土樣，以對(duì)所述土樣施加水壓以進(jìn)行所述土樣的滲流侵蝕實(shí)驗(yàn)；

顆粒收集機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于所述固定機(jī)構(gòu)下方，對(duì)所述土樣中落下的顆粒進(jìn)行收集和稱重。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：還包括第一壓力倉(cāng)，所述固定機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述第一壓力倉(cāng)中，所述固定機(jī)構(gòu)包括連接所述第一壓力倉(cāng)的底壁的下固定部和抵接于所述土樣頂面的上固定部，所述土樣裝設(shè)于所述上固定部和所述下固定部之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述圍壓機(jī)構(gòu)包括位于所述第一壓力倉(cāng)中的圍壓流體和設(shè)置于所述第一壓力倉(cāng)上的圍壓閥，所述圍壓流體覆蓋所述土樣的外周面，所述圍壓閥用于對(duì)所述圍壓流體進(jìn)行加壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述第一壓力倉(cāng)的底部設(shè)置有出口，所述出口的外側(cè)設(shè)置有排水漏斗，所述排水漏斗連接第二壓力倉(cāng)，所述第二壓力倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有所述顆粒收集機(jī)構(gòu)，所述反壓機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述第二壓力倉(cāng)上以控制第二壓力倉(cāng)內(nèi)的壓力。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述顆粒收集機(jī)構(gòu)包括收集座和稱重裝置，所述稱重裝置固定于所述第二壓力倉(cāng)，所述收集座連接所述稱重裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述收集座外側(cè)設(shè)置有集水槽，用于維持所述收集座中的水位穩(wěn)定，所述第二壓力倉(cāng)底部還設(shè)置有排水閥，以將所述集水槽中溢出的流體排出第二壓力倉(cāng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述豎向加載機(jī)構(gòu)包括壓力加載裝置和位移傳感器，所述壓力加載裝置抵接于所述土樣的正上方，所述位移傳感器用于測(cè)量所述壓力加載裝置的豎向加載距離。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述滲流機(jī)構(gòu)包括水壓倉(cāng)和控制所述水壓倉(cāng)內(nèi)的壓力的氣壓管，所述水壓倉(cāng)的底部連接有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管的另一端連接所述土樣的上端面。

9.一種三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，采用權(quán)利要求1－8任一項(xiàng)所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

將所述土樣固定于所述固定機(jī)構(gòu)；

通過(guò)所述圍壓機(jī)構(gòu)對(duì)所述土樣的四周施加圍壓，通過(guò)所述反壓機(jī)構(gòu)對(duì)土樣施加恒定壓力以保持所述土樣內(nèi)的壓力恒定；

通過(guò)所述豎向加載機(jī)構(gòu)對(duì)所述土樣施加軸向應(yīng)力，完成待檢測(cè)土樣的制備；

通過(guò)所述滲流機(jī)構(gòu)對(duì)所述土樣施加水壓使所述土樣經(jīng)受水流的滲流侵蝕；

通過(guò)所述顆粒收集機(jī)構(gòu)收集由所述土樣中落下的顆粒，并對(duì)所述顆粒進(jìn)行檢測(cè)，得到滲流侵蝕結(jié)果。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三軸土樣滲流侵蝕與剪切試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，還包括以下步驟：在完成對(duì)所述土樣施加水壓使所述土樣經(jīng)受水流的滲流侵蝕后，保持所述第一壓力倉(cāng)圍壓恒定，通過(guò)所述豎向加載機(jī)構(gòu)繼續(xù)對(duì)所述土樣進(jìn)行軸向施壓，通過(guò)所述位移傳感器監(jiān)測(cè)所述土樣的軸向變形，直至所述土樣發(fā)生剪切破壞。