[發明專利]一種囊壓原型試驗方法與試驗裝置

在審

• 申請號: 202111243999.9
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113866004A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張繼紅
• 申請（專利權）人: 張繼紅
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及巖土工程測試領域中的一種囊壓原型試驗方法與試驗裝置，該試驗裝置主要包括密封袋(7)、護壁管(10)、測斜管(6)、測斜儀、密封連接(12)、流體輸入輸出裝置(9)、及流體壓強測定裝置(14)七部分，試驗方法利用本發明用密封袋(7)內的流體壓力施加試驗荷載，用測斜管(6)與測斜儀測定試驗加載后的側向位移響應，用護壁管(10)維持試驗孔形狀，用填充在試驗孔(5)與密封袋(7)之間顆粒狀固體將試驗加載傳遞至巖土體，本發明測試精度高、結果可靠、穩定性好、成本低，易于推廣應用。

技術領域

本發明涉及巖土工程測試領域中的一種囊壓原型試驗方法與試驗裝置。

背景技術

巖土體為天然形成的材料，巖土體的物質組分與各組分之間相互作用關系因地而異，因巖土體材料體量巨大、組分不定、力學作用關系復雜，依據取樣試驗或小區域局部加載的原位測試數據進行計算分析的精度低，遠不能滿足工程需求，因而造成了巨量的工程浪費，且時有安全隱患。利用可實施且造價及試驗時間可接受的原型試驗，即利用接近實際使用狀態下的應力水平，在清晰的邊界條件下，對巖體或土體進行加載，并測定加載條件下的變形響應，可高精度測定巖體或土體的應力應變關系，為巖土工程計算與分析提供可靠參數依據，是巖土工程領域亟待解決的科技難題。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種囊壓原型試驗方法，該方法能夠利用袋裝流體實現在巖土體中施加足夠大的加載作用，進而使巖土體在一定距離范圍產生足夠大的變形，將特定范圍內巖體或土體作為共同受力體而產生位移，通過位移的測定確定巖土體在與工程使用中可以相比擬的荷載作用下的受力變形特性，從而確定巖土體的應力應變關系，測試成本較低，速度較快，可靠性高，易于實施。

該種囊壓原型試驗方法包括如下步驟：

a)根據測試目的，確定最大加載量、分級加載量、卸載要求與單級加載側向位移測試要求、單級加載后側向位移穩定標準、終止加載標準，并在巖體或土體中鉆孔作為試驗孔；

b)將外徑小于步驟a)中形成的試驗孔直徑的護壁管與測斜管放入試驗孔內，并使得測斜管位于護壁管外側；

c)用顆粒狀固體填實護壁管與測斜管的外側與試驗孔側壁之間的空隙；

d)利用灌注于密封袋內的流體壓力，使密封袋與步驟c)中填充的顆粒狀固體緊密接觸；

e)利用密封袋及密封袋內的流體對步驟a)中施工的試驗孔側壁施加壓應力，測算壓應力大小，并滿足步驟a)中的確定的分級加載要求，完成單級加載；

f)按照步驟a)中確定的側向位移測試要求，利用測斜儀與測斜管測量試驗孔的側壁在步驟e)中施加的壓應力作用下產生的側向位移量，直至步驟e)中加載后的側向位移量滿足步驟a)中確定的單級加載穩定標準；

g)進行下一級加載，重復步驟e)～步驟f)，直至滿足步驟a)中確定的終止加載標準。

在上述的囊壓原型試驗方法中，在上述的步驟g)中，在加載完成后，按照以下方法完成囊壓原型卸載試驗：分級減小密封袋內流體壓強，完成分級卸載；利用測斜儀與測斜管測量試驗孔的側壁在卸載后的壓應力作用下的側向位移量；進行下一級卸載，直至卸載完成。

在上述的囊壓原型試驗方法中，上述步驟b)中，將密封袋套在護壁管的外側。

在上述的囊壓原型試驗方法中，在上述步驟a)中，在試驗孔附近巖土體中施工測斜孔，在上述步驟f)與步驟g)中同步測量深層土體側向位移，測算各水平面上試驗孔與測斜孔的水平距離。

在上述的囊壓原型試驗方法中，上述步驟d)中，在密封袋內設置桿件，阻止密封袋上下移動，并將密封袋放置于護壁管的內，在密封袋充入流體后，拔出護壁管。

在上述的囊壓原型試驗方法中，上述步驟g)中，利用同一土層在不同滲徑條件下的試驗孔側壁位移測試值差異，計算土體變形與時間相關性參數。