考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪。本实用新型专利技术的目的是提供一种结构简单、操作方便的考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，既可开展干湿循环过程中软岩或硬土的剪切蠕变试验，也可开展干湿循环作用下软岩或硬土的直剪试验。本实用新型专利技术的技术方案是：一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，其特征在于：具有底板，底板上设有开口朝上的被动剪切盒，被动剪切盒内放置岩土试样，被动剪切盒上方设置开口向下的主动剪切盒，主动剪切盒罩于岩土试样上。本实用新型专利技术适用于测试处于干湿循环环境中软岩或硬土的力学参数。

Shear creep apparatus for rock and soil considering wetting drying cycles

The utility model relates to a shear creep apparatus for rock and soil considering dry wet circulation. The purpose of the utility model is to provide a rock and soil shear creep apparatus with simple structure and convenient operation, which can not only carry out shear creep tests of soft rock or hard soil during the dry-wet cycle, but also carry out direct shear tests of soft rock or hard soil under the dry-wet cycle. The technical scheme of the utility model is: a rock and soil shear creep meter considering the dry-wet cycle is characterized in that the rock and soil body has a bottom plate, a passive shear box with an opening upward is arranged on the bottom plate, a rock and soil sample is placed in the passive shear box, an active shear box with an opening downward is arranged above the passive shear box, and the active shear box is covered with the rock and soil. On the sample. The utility model is suitable for testing mechanical parameters of soft rock or hard soil in dry wet circulation environment.

【技术实现步骤摘要】
考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪
本技术涉及一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪。适用于测试处于干湿循环环境中软岩或硬土的力学参数。
技术介绍
干湿循环是一种常见的自然工况，例如：自然边坡岩土体经受周期性的降雨及风干作用，库岸边坡岩土体经受周期性的水库调蓄作用，从而导致边坡内部岩土体受到周期性的干湿循环作用，干湿循环作用促进了水与岩土体发生复杂的物理化学反应，并最终导致岩土体力学特性的逐渐变化。干湿循环作用下岩土体力学特性的变化主要表现为两个方面：1、岩土体强度参数(尤其是抗剪强度参数)随干湿循环次数的增加而逐渐降低；2、岩土体在应力条件下，随干湿循环过程逐渐产生蠕变变形。在上述两方面的共同作用下，边坡的稳定性会随时间的推移而逐渐降低，因此干湿循环是引起边坡失稳破坏的一个重要因素。目前已有学者针对干湿循环作用下岩土体的力学特性开展了研究，主要集中在室内干湿循环过程模拟试验和力学参数测试技术等方面，这些研究对于揭示边坡的变形破坏机理具有重要的理论和实际意义。然而目前的研究依然存在以下不足：1、室内干湿循环过程模拟脱离了岩土体的应力环境。目前的试验多将干湿循环和力学测试分为两个单独的过程，在干湿循环过程中无法模拟岩土体的真实应力赋存条件，导致岩土体力学参数的变化规律偏离实际；2、加热脱湿方法对岩土试样的内部结构具有一定的损伤。目前室内干湿循环过程模拟的脱湿过程多采用烘箱烘干或热风吹干的方法，此类方法对岩土体，尤其是土体内部的结构具有一定的损伤作用，从而导致力学参数的测试结果与实际不符；3、室内干湿循环过程模拟的效率较低。由于岩土体是热的不良导体，且岩土试样，尤其是粘性土类试样的渗透系数较低，因此岩土试样内部的水分很难通过加热脱湿的方式排出，使得干湿循环过程模拟的效率较低，并且限制了岩土试样的尺寸不能过大，从而导致力学测试结果受到一定尺寸效应的影响。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、操作方便的考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，既可开展干湿循环过程中软岩或硬土的剪切蠕变试验，也可开展干湿循环作用下软岩或硬土的直剪试验。本技术所采用的技术方案是：一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，其特征在于：具有底板，底板上设有开口朝上的被动剪切盒，被动剪切盒内放置岩土试样，被动剪切盒上方设置开口向下的主动剪切盒，主动剪切盒罩于岩土试样上；主动剪切盒顶部设有对其施加法向应力的法向加载机构，法向加载机构与主动剪切盒之间设有刚性垫板，刚性垫板端面均匀设有若干滚动钢珠；主动剪切盒侧面设有对其施加剪切应力的剪切加载机构；对应主动剪切盒设有用于分别测量主动剪切盒法向位移和剪切位置的法向位移传感器和剪切位移传感器；被动剪切盒及主动剪切盒内设有通过浸水湿润和微波脱湿实现岩土试样干湿循环的干湿循环系统。干湿循环系统包括浸润机构和脱湿机构；其中浸润机构包括分别安装于主动剪切盒内顶部和被动剪切盒内底部的上透水板和下透水板，其中上透水板内开设有连通主动剪切盒并延伸至主动剪切盒外的上水汽孔，下透水板内开设有连通被动剪切盒并延伸至被动剪切盒外的下水汽孔；脱湿机构包括安装于主动剪切盒和被动剪切盒内的微波发生器；当干湿循环机构对岩土试样进行浸水湿润时，上水汽孔连通恒定压力的蒸馏水，下水汽孔连通排水水槽；当干湿循环机构对岩土试样进行微波脱湿时，上、下水汽孔均连通负压抽气泵。被动剪切盒及主动剪切盒内设有用于测量岩土试样温度的温度传感器，微波发生器根据温度传感器测得的岩土试样温度进行工作。上、下透水板均采用陶土透水石板。法向加载机构具有数控法向千斤顶，剪切加载机构具有数控剪切千斤顶。法向加载机构和剪切加载机构经支架固定于底板上。岩土试样采用方形大尺寸试样，所述被动剪切盒与主动剪切盒配合形成的腔体形状与所述岩土试样相适配。应用考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪进行试验的方法，其特征在于：1、试样安装：将岩土试样放置于主动剪切盒和被动剪切盒之间，岩土试样底部置于下透水板上，岩土试样顶部顶接上透水板；2、施加初始应力：根据岩土试样取样点所处的实际地应力条件，确定岩土试样的初始应力值，采用法向加载机构施加初始应力；3、干湿循环：将上水汽孔接入有恒定压力的蒸馏水，下水汽孔接至排水水槽，等待蒸馏水浸润整个岩土试样，并从下水汽孔排出，维持该状态一定时间实现岩土试样的饱水过程；将上、下水汽孔分别接入负压抽气泵，开启主动剪切盒和被动剪切盒内的微波发生器，维持该状态一定时间实现岩土试样的脱湿过程；重复饱水和脱湿实现岩土试样一定次数的干湿循环过程；4、施加法向应力：采用法向加载机构施加法向应力，达到规定数值后保持法向应力恒定；5、施加剪切应力：采用剪切加载机构施加剪切应力，加载每一级剪切应力后，维持剪切应力恒定并连续观测记录剪切蠕变变形，待剪切蠕变变形稳定后，在一天内变形量小于0.01mm视为稳定，再施加下一级剪切应力，同时记录上一级剪切应力的作用时间，直至试样剪切蠕变破坏；6、重复试验：调整不同等级法向应力，重复步骤1～5；7、计算剪应变：其中，ε为剪应变；κ为剪切蠕变变形；L为岩土试样沿剪切方向的长度。8、结果处理：绘制不同等级法向应力作用下，经历一定次数干湿循环后岩土体的剪应变与时间的关系曲线。应用考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪进行试验的方法，其特征在于：1、试样安装：将岩土试样放置于主动剪切盒和被动剪切盒之间，岩土试样底部置于下透水板上，岩土试样顶部顶接上透水板；2、施加初始应力：根据岩土试样取样点所处的实际地应力条件，确定岩土试样的初始应力值，采用法向加载机构施加初始应力；3、干湿循环：将上水汽孔接入有恒定压力的蒸馏水，下水汽孔接至排水水槽，等待蒸馏水浸润整个岩土试样，并从下水汽孔排出，维持该状态一定时间实现岩土试样的饱水过程；将上、下水汽孔分别接入负压抽气泵，开启主动剪切盒和被动剪切盒内的微波发生器，维持该状态一定时间实现岩土试样的脱湿过程；重复饱水和脱湿实现岩土试样一定次数的干湿循环过程；4、施加法向应力：采用法向加载机构施加法向应力，达到规定数值后保持法向应力恒定；5、施加剪切应力：采用剪切加载机构逐级施加剪切应力，每隔一定时间加一级，直至岩土试样剪切破坏；6、重复试验：调整不同等级法向应力，重复步骤1～5；7、计算法向应力σ和剪切应力τ：其中，σ为法向应力；τ为剪切应力；G为主动剪切盒和刚性垫板的总重量；Pv为法向加载机构的出力；Ph为剪切加载机构的出力；A为岩土试样的剪切面积。8、结果处理：将各试样的法向应力和剪切应力点绘在坐标图上，拟合法向应力和剪切应力关系曲线，确定经历一定次数干湿循环后岩土体的抗剪强度参数。在脱湿过程中，当温度传感器测得的岩土试样温度超过设定高值后，停止微波发生器工作，待温度回落到设定低值时，启动微波发生器工作。本技术的有益效果是：1、本技术将岩土试样的干湿循环过程和力学测试过程集中于岩土体剪切蠕变仪内，无需反复转移岩土试样进行干湿循环及力学测试，较大程度地减少了岩土试样多次转移过程中的扰动；2、本技术在干湿循环过程中可恢复岩土试样的原始应力，确保岩土试样处于实际地质条件相近的应力环境中进行干湿循环，大幅度提高了试验结果的准确性；3、本技术采用微波发生器实现岩土试样的脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，其特征在于：具有底板(4)，底板(4)上设有开口朝上的被动剪切盒(15)，被动剪切盒(15)内放置岩土试样，被动剪切盒(15)上方设置开口向下的主动剪切盒(14)，主动剪切盒(14)罩于所述岩土试样上；所述主动剪切盒(14)顶部设有对其施加法向应力的法向加载机构，法向加载机构与主动剪切盒(14)之间设有刚性垫板(9)，刚性垫板(9)端面均匀设有若干滚动钢珠；主动剪切盒(14)侧面设有对其施加剪切应力的剪切加载机构；对应主动剪切盒(14)设有用于分别测量主动剪切盒(14)法向位移和剪切位置的法向位移传感器(23)和剪切位移传感器(22)；所述被动剪切盒(15)及主动剪切盒(14)内设有通过浸水湿润和微波脱湿实现岩土试样干湿循环的干湿循环系统。

【技术特征摘要】
1.一种考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，其特征在于：具有底板(4)，底板(4)上设有开口朝上的被动剪切盒(15)，被动剪切盒(15)内放置岩土试样，被动剪切盒(15)上方设置开口向下的主动剪切盒(14)，主动剪切盒(14)罩于所述岩土试样上；所述主动剪切盒(14)顶部设有对其施加法向应力的法向加载机构，法向加载机构与主动剪切盒(14)之间设有刚性垫板(9)，刚性垫板(9)端面均匀设有若干滚动钢珠；主动剪切盒(14)侧面设有对其施加剪切应力的剪切加载机构；对应主动剪切盒(14)设有用于分别测量主动剪切盒(14)法向位移和剪切位置的法向位移传感器(23)和剪切位移传感器(22)；所述被动剪切盒(15)及主动剪切盒(14)内设有通过浸水湿润和微波脱湿实现岩土试样干湿循环的干湿循环系统。2.根据权利要求1所述的考虑干湿循环的岩土体剪切蠕变仪，其特征在于：所述干湿循环系统包括浸润机构和脱湿机构；其中浸润机构包括分别安装于主动剪切盒(14)内顶部和被动剪切盒(15)内底部的上透水板(18)和下透水板(19)，其中上透水板(18)内开设有连通主动剪切盒(14)并延伸至主动剪切盒(14)外的上水汽孔(1801)，下透水板(19)内开设有连通被动剪切盒(15)并延伸至被动剪切盒(15)外的下水汽孔(1901)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪卫达，王敬勇，孙淼军，徐文刚，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33