一种考虑渗流影响的土工斜剪强度试验装置制造方法及图纸

技术编号:12426274 阅读:73 留言:0更新日期:2015-12-03 11:36
一种考虑渗流影响的土工斜剪强度试验装置,其特征是该装置包括反力架(1),加载框架(2),第一伺服电机(3),第二伺服电机(4),载样台(5),上剪切盒(6),下剪切盒(7),轨道车(8),第一垂直滑轨(10),上盒试样(11),滚珠轴排(12),下盒试样(14),水平滑轨(17),水平加载轴(22),垂直加载轴(25),第二垂直滑轨(30)等。该设备制造简单,测量精度高,满足不同垂直应力加载和水力梯度条件下的固结与斜剪试验要求,可以进行应变控制式或应力控制式加载,可用于土木工程或地质工程中遇到的各种岩土体包括粗粒土、碎石土、土石混合体及土体在渗流作用下的直剪强度指标获取。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种土工测试仪器,属于土木工程仪器测试领域。
技术介绍
粗粒土(碎石土、土石混合体)是一种由作为骨料的砾石或块石与作为充填料的粘土和砂组成的地质体。粗粒土作为一种填料被广泛应用于土石坝、公路、铁路、机场、房屋地基等建筑工程,应用范围相当广泛。由于粗粒土由块石和土组成,且两者在力学性质上呈现“极强”(块石)和“极弱”(土体)两个极端的差异性。这种差异性使粗粒土在物理力学性质上呈现极端的不均匀性与极端的非线性特征,其宏观物理力学性质不能由块石或土简单叠加而成。受降雨影响,粗粒土斜坡可能会发生滑坡风险,因此考虑降雨渗流对边坡稳定性的影响至关重要,目前考虑渗流影响下的粗粒土强度的测试不能由传统的土力学剪切装置或者岩石试验机来完成,需要研制适合粗粒土自身特点的新型仪器,量测其力学强度,尤其是要考虑渗流和尺寸效应对粗粒土强度的影响。本专利技术就是一种量测考虑渗流影响的土工斜剪强度的新型试验装置。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种考虑渗流影响的土工斜剪强度试验装置,用于解决粗粒土在不同固结应力状态和渗流作用下的强度试验测试,为工程实践提供技术参数。本专利技术的技术解决方案,其特征是一种考虑渗流影响的土工斜剪强度试验装置,包括反力架1,加载框架2,第一伺服电机3,第二伺服电机4,载样台5,上剪切盒6,下剪切盒7,轨道车8,垂直位移计9,第一垂直滑轨10,上盒试样11,滚珠轴排12,下盒扩展板13,下盒试样14,第一千斤顶15,第一支撑底座16,水平滑轨17,第二支撑底座18,第二千斤顶19,传力杆20,连接端头21,水平加载轴22,水平位移计23,第一侧限柱24,垂直加载轴25,加压板26,第二侧限柱27,伸缩臂28,第三侧限柱29,第二垂直滑轨30,排水孔31,进水孔32,透水板33。第一伺服电机3连接垂直加载轴25,垂直加载轴25提供垂直压力,位于加压板26上面,加压板26连接垂直位移计9,加压板26内部有排水孔31,加压板26位于上盒试样11的顶面,上剪切盒6由第一侧限柱24和第二侧限柱27固定,第一侧限柱24连接第一垂直滑轨10,第二侧限柱27通过伸缩臂28与第三侧限柱29相连,第三侧限柱29连接第二垂直滑轨30,上剪切盒6通过滚珠轴排12对准下剪切盒7,上剪切盒6内安装上盒试样11,下剪切盒7内安装下盒试样14,下盒试样14下部安装透水板33,透水板33下部连接进水孔32,下剪切盒7连接下盒扩展板13,下剪切盒7连接轨道车8,轨道车8可沿水平滑轨17移动到载样台5之上,水平滑轨17与加载框架2连接,第一千斤顶15连接第一支撑底座16,第二千斤顶19连接第二支撑底座18,下剪切盒7连接传力杆20和水平位移计23,连接端头21与水平加载轴22对准,水平加载轴22连接第二伺服电机4。上剪切盒6尺寸为长500mm宽500mm,连接第一侧限柱24 —侧的上剪切盒6的盒壁高为445mm,连接第二侧限柱27 一侧的上剪切盒6的盒壁高为155mm,下剪切盒7尺寸为长500mm宽500mm,连接下盒扩展板13 —侧的下剪切盒7的盒壁高为155mm,连接传力杆20 —侧的下剪切盒7的盒壁高为445mm,滚珠轴排12倾角为30°,上剪切盒6和下剪切盒7均采用质量轻强度高的合金材料,且进行阳极电镀防腐处理,上剪切盒6和下剪切盒7的内壁四个角为圆形设计,圆角半径为30mm?60mm,上剪切盒6可以沿下盒扩展板13滑动,第一侧限柱24可以沿第一垂直滑轨10垂直滑动,第三侧限柱29可以沿第二垂直滑轨30垂直滑动,第一伺服电机3和第二伺服电机4通过反力架I施加力,反力架I和加载框架2以及加压板26均采用高强度不锈钢材料,加压板26与上剪切盒6间采用橡胶囊密封处理,上剪切盒6与下剪切盒7采用橡胶囊密封处理,滚珠轴排12、下盒扩展板13和水平滑轨17均为高强度不锈钢材料,且表面均涂有特富龙材料。第一伺服电机3和第二伺服电机4均可以进行快进快退操作,也可以进行应变加载和应力加载,应变剪切速率为0.02?5.00mm/min,最大出力可达lOOOkN,出力测量精度可达0.5% FS,应力剪切速率为100?600kN/min。垂直位移计9的最大量程为150mm,测量精度可达1臟,水平位移计23的最大量程为170mm,测量精度可达1mm。量测粗粒土在渗流作用下的抗剪强度的试验方法如下:(I)按照一定含水量、含石量与密度要求,称取相应质量的土体、碎石和水,将土体、碎石、水三者混合均匀,成为混合料,分成均匀的三份备用;(2)将轨道车8移至载样台5上,将上剪切盒6经由滚珠轴排12对齐下剪切盒7,将第一份混合料装入下剪切盒7中,将加压板26置于混合料上,将轨道车8移至垂直加载轴25正下方,启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2接触,使轨道车8悬空,开动第一伺服电机3,使垂直加载轴25接触加压板26顶帽,按要求施加垂直压力F,待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值,停止加载;(3)开动第一伺服电机3,卸载使垂直加载轴25离开加压板26顶帽,启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离,使轨道车8与水平滑轨17接触,将轨道车8移至载样台5上,取出加压板26,将混合料拉毛,装入第二份混合料,将加压板26置于混合料上,将轨道车8移至垂直加载轴25正下方,启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2接触,使轨道车8悬空,开动第一伺服电机3,使垂直加载轴25接触加压板26顶帽,按要求施加垂直压力F,待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值,停止加载;(4)开动第一伺服电机3,卸载使垂直加载轴25离开加压板26顶帽,启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离,使轨道车8与水平滑轨17接触,将轨道车8移至载样台5上,取出加压板26,将混合料拉毛,装入第三份混合料,将加压板26置于混合料上,将轨道车8移至垂直加载轴25正下方,启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2接触,使轨道车8悬空,开动第一伺服电机3,使垂直加载轴25接触加压板26顶帽,按要求施加垂直压力F,待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值,保持垂直压力F不变;(5)将第一侧限柱24和第二侧限柱27分别与上剪切盒6连接,将第二侧限柱27通过伸缩臂28与第三侧限柱29连接,使上剪切盒6固定,启动第二伺服电机4,使水平加载轴22与连接端头21相连,通过进水孔32施加水力梯度,待排水孔31形成稳定水流,按要求的等应变速率通过传力杆20施加拉力T,使下剪切盒7向第二伺服电机4方向移动,同时采用水平位移计23测量水平位移S,保持上剪切盒6水平方向固定,上剪切盒6通过第一垂直滑轨10和第二垂直滑轨30向下滑动,使垂直加载轴25输出压力按照P = F-Ttg30°变化,并采用垂直位移计9测量加压板26的垂直位移S',滚珠轴排12沿下盒扩展板13滑动,以避免上剪切盒6内部的上盒试样11漏出;(6)待水平位移S增大到75_时停止试验,获得上盒试样11本文档来自技高网...
一种考虑渗流影响的土工斜剪强度试验装置

【技术保护点】
一种考虑渗流影响的土工斜剪强度试验装置,其特征是该装置包括反力架(1),加载框架(2),第一伺服电机(3),第二伺服电机(4),载样台(5),上剪切盒(6),下剪切盒(7),轨道车(8),垂直位移计(9),第一垂直滑轨(10),上盒试样(11),滚珠轴排(12),下盒扩展板(13),下盒试样(14),第一千斤顶(15),第一支撑底座(16),水平滑轨(17),第二支撑底座(18),第二千斤顶(19),传力杆(20),连接端头(21),水平加载轴(22),水平位移计(23),第一侧限柱(24),垂直加载轴(25),加压板(26),第二侧限柱(27),伸缩臂(28),第三侧限柱(29),第二垂直滑轨(30),排水孔(31),进水孔(32),透水板(33);第一伺服电机(3)连接垂直加载轴(25),垂直加载轴(25)提供垂直压力,位于加压板(26)上面,加压板(26)连接垂直位移计(9),加压板(26)内部有排水孔(31),加压板(26)位于上盒试样(11)的顶面,上剪切盒(6)由第一侧限柱(24)和第二侧限柱(27)固定,第一侧限柱(24)连接第一垂直滑轨(10),第二侧限柱(27)通过伸缩臂(28)与第三侧限柱(29)相连,第三侧限柱(29)连接第二垂直滑轨(30),上剪切盒(6)通过滚珠轴排(12)对准下剪切盒(7),上剪切盒(6)内安装上盒试样(11),下剪切盒(7)内安装下盒试样(14),下盒试样(14)下部安装透水板(33),透水板(33)下部连接进水孔(32),下剪切盒(7)连接下盒扩展板(13),下剪切盒(7)连接轨道车(8),轨道车(8)可沿水平滑轨(17)移动到载样台(5)之上,水平滑轨(17)与加载框架(2)连接,第一千斤顶(15)连接第一支撑底座(16),第二千斤顶(19)连接第二支撑底座(18),下剪切盒(7)连接传力杆(20)和水平位移计(23),连接端头(21)与水平加载轴(22)对准,水平加载轴(22)连接第二伺服电机(4);上剪切盒(6)尺寸为长500mm宽500mm,连接第一侧限柱(24)一侧的上剪切盒(6)的盒壁高为445mm,连接第二侧限柱(27)一侧的上剪切盒(6)的盒壁高为155mm,下剪切盒(7)尺寸为长500mm宽500mm,连接下盒扩展板(13)一侧的下剪切盒(7)的盒壁高为155mm,连接传力杆(20)一侧的下剪切盒(7)的盒壁高为445mm,滚珠轴排(12)倾角为30°,上剪切盒(6)和下剪切盒(7)均采用质量轻强度高的合金材料,且进行阳极电镀防腐处理,上剪切盒(6)和下剪切盒(7)的内壁四个角为圆形设计,圆角半径为30mm~60mm,上剪切盒(6)可以沿下盒扩展板(13)滑动,第一侧限柱(24)可以沿第一垂直滑轨(10)垂直滑动,第三侧限柱(29)可以沿第二垂直滑轨(30)垂直滑动,第一伺服电机(3)和第二伺服电机(4)通过反力架(1)施加力,反力架(1)和加载框架(2)以及加压板(26)均采用高强度不锈钢材料,加压板(26)与上剪切盒(6)间采用橡胶囊密封处理,上剪切盒(6)与下剪切盒(7)采用橡胶囊密封处理,滚珠轴排(12)、下盒扩展板(13)和水平滑轨(17)均为高强度不锈钢材料,且表面均涂有特富龙材料;第一伺服电机(3)和第二伺服电机(4)均可以进行快进快退操作,也可以进行匀速应变加载和应力加载,应变剪切速率为0.02~5.00mm/min,最大出力可达1000kN,出力测量精度可达0.5%FS,应力剪切速率为100~600kN/min;垂直位移计(9)的最大量程为150mm,测量精度可达1mm,水平位移计(23)的最大量程为170mm,测量精度可达1mm。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李志清胡瑞林
申请(专利权)人:中国科学院地质与地球物理研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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