[發(fā)明專利]現(xiàn)場粗粒土大型直剪下剪應(yīng)力-應(yīng)變曲線試驗試樣的測試裝置及其測試方法

在審

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• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113970493A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文龍;朱鵬;梅龍喜;任金明;王永明;陳峰;曾少軍;藍斌杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司;浙江華東工程建設(shè)管理有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明提供了現(xiàn)場粗粒土大型直剪下剪應(yīng)力?應(yīng)變曲線試驗試樣的測試裝置及其測試方法，在試驗場地挖設(shè)直剪試驗試坑(1)，直剪試驗試坑(1)的底部鋪設(shè)防滲層并回填粗粒土，直剪試驗試坑(1)內(nèi)設(shè)置多組粗粒土試樣(10)，直剪試驗試坑(1)內(nèi)設(shè)置注水區(qū)(5)和未注水區(qū)(32)，未注水區(qū)(32)內(nèi)設(shè)置有試樣準(zhǔn)備區(qū)(33)，所述注水區(qū)(5)和未注水區(qū)(32)內(nèi)均設(shè)置有多組粗粒土試樣(10)。本發(fā)明可在野外現(xiàn)場直接進行試樣的制作，并通過模擬不同工程現(xiàn)場巖土體的實際情況，得出干濕循環(huán)作用對現(xiàn)場抗剪強度影響的試驗分析數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土力學(xué)試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及現(xiàn)場粗粒土大型直剪下剪應(yīng)力-應(yīng)變曲線試驗試樣的測試裝置及其測試方法。

背景技術(shù)

粗粒土是指粒徑為0.075～60mm的顆粒含量(質(zhì)量比)大于50％的土石混合料。粗粒土的成因一般比較復(fù)雜，其顆粒大小不一，物質(zhì)成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)分布不規(guī)則，不均勻系數(shù)較大，而且滲透系數(shù)相差懸殊。組成粗粒土的各種組分在外荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)有很大差異，同時它們之間又存在著極其復(fù)雜的相互作用，是非常復(fù)雜的不連續(xù)介質(zhì)材料。粗粒土的這些特性決定了它的工程性質(zhì)十分復(fù)雜，給粗粒土的研究帶來了很多困難。隨著巖土力學(xué)的發(fā)展和大規(guī)模巖體工程的建設(shè)，尤其是道路和水利水電工程建設(shè)的發(fā)展，土石混合料經(jīng)常作為一種填料應(yīng)用在工程建設(shè)中，它作為一種特殊的巖土介質(zhì)，越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的重視，這種巖土材料的力學(xué)特性與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸效應(yīng)、顆粒形狀和粒度組成都有很大的關(guān)系。雨水降滲和蒸發(fā)、地下水位上升和下降等水環(huán)境的變化是較為常見的自然現(xiàn)象，水的反復(fù)浸潤導(dǎo)致顆粒之間原有的摩擦平衡狀態(tài)被打破以及顆粒強度的降低，從而在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)顆粒棱角的破碎和顆粒位置的遷移，使粗粒土的強度和應(yīng)力應(yīng)變特性等力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。因此，干濕循環(huán)作為一種影響粗粒土長期力學(xué)性質(zhì)變化的重要因素是不能忽視的，尤其對于消落帶高填方工程。

然而，目前粗粒土在干濕循環(huán)條件下的力學(xué)性質(zhì)變化并沒有得到足夠的重視，主要表現(xiàn)為很多干濕循環(huán)試驗中的研究對象根本沒有粗粒土，或者只是采用簡易的干濕循環(huán)方法進行研究。另外，許多學(xué)者采用室內(nèi)試驗的方法來研究干濕循環(huán)作用對粗粒土抗剪強度的影響。室內(nèi)試驗粗粒土試樣為重塑試樣，原來的膠結(jié)作用已經(jīng)遭到破壞，干濕循環(huán)作用所產(chǎn)生的裂隙的發(fā)育受到尺寸、試驗條件的限制，難以完全反應(yīng)對抗剪強度的影響。實際工程中，受現(xiàn)場條件的限制，關(guān)于干濕循環(huán)作用對現(xiàn)場抗剪強度影響的研究尚不多見。

現(xiàn)階段，粗粒土的干濕循環(huán)主要在室內(nèi)采用浸水濕化和自然晾干的方法。其中自然涼干所需時間長，脫水效果差，嚴(yán)重限制了對此類問題的研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的第一個目的在于提供現(xiàn)場粗粒土大型直剪下剪應(yīng)力-應(yīng)變曲線試樣的測試裝置。本發(fā)明可在野外現(xiàn)場直接進行試樣的制作，并通過模擬不同工程現(xiàn)場巖土體的實際情況，得出干濕循環(huán)作用對現(xiàn)場抗剪強度影響的試驗分析數(shù)據(jù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

現(xiàn)場粗粒土大型直剪下剪應(yīng)力-應(yīng)變曲線試樣的測試裝置，其特征在于：在試驗場地挖設(shè)直剪試驗試坑，直剪試驗試坑的底部鋪設(shè)防滲層并回填粗粒土，直剪試驗試坑內(nèi)設(shè)置多組粗粒土試樣，直剪試驗試坑內(nèi)設(shè)置注水區(qū)和未注水區(qū)，未注水區(qū)內(nèi)設(shè)置有試樣準(zhǔn)備區(qū)，所述注水區(qū)和未注水區(qū)內(nèi)均設(shè)置有多組粗粒土試樣，粗粒土試樣外側(cè)套設(shè)剪切盒，直剪試驗試坑內(nèi)設(shè)置試驗框架系統(tǒng)，試驗框架系統(tǒng)與粗粒土試樣之間設(shè)置豎向壓力裝置和水平剪切裝置。

進一步的：所述防滲層包括依次鋪設(shè)在直剪試驗試坑底部的第一層粘土、土工膜和第二層粘土；注水區(qū)和試樣準(zhǔn)備區(qū)內(nèi)的多組粗粒土試樣按區(qū)設(shè)置。

進一步的：所述試驗框架系統(tǒng)包括門字型框架，門字型框架底部的兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置第一支架，第一支架與門字型框架之間設(shè)置斜支架作為加固，斜支架上放置有配重塊；所述直剪試驗試坑內(nèi)在回填粗粒土后挖設(shè)多個試驗槽，注水區(qū)、未注水區(qū)以及試樣準(zhǔn)備區(qū)(33)沿著試驗槽長度方向設(shè)置。