一种接触面大变形剪切渗流试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种接触面大变形剪切渗流试验装置，该试验装置包括顶部开设有深槽的底座，中部两侧面用于与土样紧密接触的接触面板，中心开设安装孔的套筒，支撑在套筒顶部的顶帽和用于包裹在底座、接触面板加两侧土样、套筒以及顶帽外围的密封膜；底座内设置有平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路；接触面板通过下部安装在深槽中，接触面板横截面尺寸小于深槽横截面尺寸；套筒通过安装孔套装在接触面板上部高于土样的部分上，安装孔横截面尺寸大于接触面板横截面尺寸；顶帽中心开设活塞杆孔，活塞杆穿过顶帽直接作用在接触面板上，顶帽上设置有平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路。

【技术实现步骤摘要】
一种接触面大变形剪切渗流试验装置
本技术涉及一种岩土工程中接触面的力学及渗透特性测试装置，尤其涉及一种接触面大变形剪切渗流试验装置。
技术介绍
在外部荷载作用下，土体与结构物接触面处常发生较大的剪切错位变形。此时，土体在复杂应力及渗流的作用下，容易发生剪切及渗透破坏，对土工结构的安全造成威胁。因此，对土体与结构接触面发生大剪切错位时的抗剪切渗透破坏特性的研究具有重要的工程实用价值。进行土体与结构物接触面在大剪切错位变形条件下的渗流试验是研究上述问题的一个基本手段。目前，有传统的接触面剪切试验装置，但其只能单方面测定土体与结构物接触面的应力变形特性。另外还有“一种测定土体与结构物接触面渗流冲刷特性的试验装置”，其缺点是当需要测定较大的剪切错位变形时，密封膜与土体试样容易发生挤压，导致试验无法进行；且其接触面板依靠弹簧支撑，限制了可以产生的最大剪切错位变形的大小。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种接触面大变形剪切渗流试验装置，能够在结构物接触面与土体间造成大剪切错位变形的同时，在平行于接触面剪切方向上对土体进行渗流冲刷试验，测定土体与结构物接触面发生剪切错位变形时的力学及渗流特性，为分析土体在大剪切错位变形条件下的抗渗流冲刷能力提供数据基础。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种接触面大变形剪切渗流试验装置，该装置包括：顶部开设有深槽的底座，中部两侧面用于与土样紧密接触的接触面板，中心开设安装孔的套筒，支撑在所述套筒顶部的顶帽，和用于包裹在所述底座、接触面板加两侧土样、套筒以及顶帽外围的密封膜；其中，所述底座用于固定安装在三轴剪切仪的压力室的压力室底座上，所述底座内部还设置有平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路；所述接触面板通过下部安装在所述深槽中，且所述接触面板的横截面尺寸小于所述深槽的横截面尺寸；所述套筒通过所述安装孔套装在所述接触面板上部高于所述土样的部分上，且所述安装孔的横截面尺寸大于所述接触面板的横截面尺寸；所述顶帽的中心开设活塞杆孔，活塞杆穿过所述顶帽直接作用在所述接触面板上，所述顶帽上还设置有平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路；所述平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路的位置与所述平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路的位置相对于所述接触面板上下相互对应。所述底座包括一体设置在底部的圆台、中部的椭圆形柱体和顶部的矩形平台，所述底座通过所述圆台固定安装在所述三轴剪切仪的压力室的压力室底座上；所述椭圆形柱体与所述矩形平台之间具有渐近式的过渡斜面，所述矩形平台的横截面尺寸与所述接触面板加上两侧面的所述土样后的横截面尺寸相匹配；所述深槽开设在所述矩形平台的中间，且所述深槽的深度大于最大剪切错位的值；所述平行剪切面方向渗流出水管路自所述深槽底部向外引出，所述垂直剪切面方向渗流出水管路自所述过渡斜面向外引出。所述接触面板为矩形板，所述深槽为矩形槽，所述套筒的所述安装孔为矩形通孔。所述套筒的横截面尺寸与所述接触面板加上两侧面的所述土样后的横截面尺寸相匹配，所述套筒的所述安装孔底部与所述接触面板与所述土样不接触的两侧面相对应的两侧边沿所述套筒的长度方向还设置有凸出的挡片。所述顶帽底部的横截面尺寸与所述套筒的横截面尺寸相匹配，所述顶帽的所述活塞杆孔为通孔；所述活塞杆孔的内孔壁上还开设有至少一道密封圈槽。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本技术的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，通过改变底座中深槽的深度以及接触面板的支撑方式，并在土样上设置套筒，套筒将接触面板和密封膜隔开，避免当接触面板较长时密封膜和接触面板间的摩擦给试验带来误差。2、本技术的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，套筒侧面设有梯形凸出挡片，使接触面板与土样上方接触部分和外部包裹的密封膜隔开，避免剪切过程中密封膜与土样发生挤压，保证试验结果的准确性。3、本技术的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，通过使活塞杆与压力室的活塞套分离，并与顶帽连成一个整体，使加载方式更加合理。4、本技术的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，能够在结构物接触面与土体间造成大剪切错位变形的同时，在平行于接触面剪切方向上对土体进行渗流冲刷试验，测定土体与结构物接触面发生剪切错位变形时的力学及渗流特性，为分析土体在大剪切错位变形条件下的抗渗流冲刷能力提供数据基础。5、本技术的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，实现了大剪切错位条件下进行接触面剪切渗流试验的目的，可以广泛应用于测定土体与结构物接触面发生剪切错位变形时的力学及渗流特性的测定试验。附图说明图1是本技术的使用状态图；图2是本技术底座的结构示意图；图3是本技术套筒的结构示意图；图4是本技术顶帽的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。如图1～图4所示，本技术提供的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，其包括底座1、接触面板2、套筒3、顶帽4和密封膜5。其中，底座1用于固定安装在三轴剪切仪的压力室6的压力室底座61上，底座1的顶部开设有深槽11，底座1在深槽11的底部设置有平行剪切面方向渗流出水管路12，底座1内部还设置有垂直剪切面方向渗流出水管路13。接触面板2可以通过下部安装在深槽11中，接触面板2的中部两侧面用于与土样7紧密接触，接触面板2的横截面尺寸略小于深槽11的横截面尺寸，以避免接触面板2在剪切过程中与深槽11的侧壁发生摩擦。套筒3中心开设安装孔31，套筒3通过安装孔31套装在接触面板2上部高于土样7的部分上，且安装孔31的横截面尺寸略大于接触面板2的横截面尺寸，使接触面板2不与套筒3发生摩擦。顶帽4支撑在套筒3的顶部，顶帽4的中心开设活塞杆孔41，用于安装活塞杆8，活塞杆8穿过顶帽4直接作用在接触面板2上；顶帽4上还设置有平行剪切面方向渗流进水管路42和垂直剪切面方向渗流进水管路43，且平行剪切面方向渗流进水管路42和垂直剪切面方向渗流进水管路43的位置与平行剪切面方向渗流出水管路12和垂直剪切面方向渗流出水管路13的位置相对于接触面板2上下相互对应；平行剪切面方向渗流出水管路12和垂直剪切面方向渗流出水管路13的出水端，以及平行剪切面方向渗流进水管路42和垂直剪切面方向渗流进水管路43的进水端均设置有阀门。密封膜5用于包裹在底座1、接触面板2加两侧土样7、套筒3和顶帽4的外围，底座1、套筒3、顶帽4和土样7与密封膜5直接接触，从而可以在密封膜5的外围施加周围压力水。上述实施例中，如图2所示，底座1包括一体设置在底部的圆台14、中部的椭圆形柱体15和顶部的矩形平台16，其中，底座1通过圆台14固定安装在三轴剪切仪的压力室6的压力室底座61上；矩形平台16的横截面尺寸与接触面板2加上两侧面的土样7后的横截面尺寸相匹配，矩形平台16与椭圆形柱体15之间具有渐近的过渡斜面17。深槽11开设在矩形平台16中部沿底座1的高度方向上，深槽11为矩形，且深槽11的深度略大于最大剪切错位的值。平行剪切面方向渗流出水管路12自深槽11底部向外引出，垂直剪切面方向渗流出水管路13自过渡斜面17向外引出。上述实施例中，如图3所示，接触面板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触面大变形剪切渗流试验装置，该装置包括：顶部开设有深槽的底座，中部两侧面用于与土样紧密接触的接触面板，中心开设安装孔的套筒，支撑在所述套筒顶部的顶帽，和用于包裹在所述底座、接触面板加两侧土样、套筒以及顶帽外围的密封膜；其中，所述底座用于固定安装在三轴剪切仪的压力室的压力室底座上，所述底座内部还设置有平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路；所述接触面板通过下部安装在所述深槽中，且所述接触面板的横截面尺寸小于所述深槽的横截面尺寸；所述套筒通过所述安装孔套装在所述接触面板上部高于所述土样的部分上，且所述安装孔的横截面尺寸大于所述接触面板的横截面尺寸；所述顶帽的中心开设活塞杆孔，活塞杆穿过所述顶帽直接作用在所述接触面板上，所述顶帽上还设置有平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路；所述平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路的位置与所述平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路的位置相对于所述接触面板上下相互对应。

【技术特征摘要】
1.一种接触面大变形剪切渗流试验装置，该装置包括：顶部开设有深槽的底座，中部两侧面用于与土样紧密接触的接触面板，中心开设安装孔的套筒，支撑在所述套筒顶部的顶帽，和用于包裹在所述底座、接触面板加两侧土样、套筒以及顶帽外围的密封膜；其中，所述底座用于固定安装在三轴剪切仪的压力室的压力室底座上，所述底座内部还设置有平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路；所述接触面板通过下部安装在所述深槽中，且所述接触面板的横截面尺寸小于所述深槽的横截面尺寸；所述套筒通过所述安装孔套装在所述接触面板上部高于所述土样的部分上，且所述安装孔的横截面尺寸大于所述接触面板的横截面尺寸；所述顶帽的中心开设活塞杆孔，活塞杆穿过所述顶帽直接作用在所述接触面板上，所述顶帽上还设置有平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路；所述平行剪切面方向渗流进水管路和垂直剪切面方向渗流进水管路的位置与所述平行剪切面方向渗流出水管路和垂直剪切面方向渗流出水管路的位置相对于所述接触面板上下相互对应。2.如权利要求1所述的一种接触面大变形剪切渗流试验装置，其特征在于，所述底座包括一体设置在底部的圆台、中部的椭圆形柱体和顶部的矩形平台，所述底座通过所述圆台固定安装在所述三轴剪切仪的压力室的压力室底座上；所述椭圆形柱体与所述矩形平台之间具有渐近式的过渡斜面，所述矩形平台的横截面尺寸与所述接触面板加上两侧面的所述土样后的横截面尺寸相匹配；所述深槽开设在所述矩形平台的中间，且所述深槽的深度大于最大剪切错位的值；所述平行剪切面方向渗流出水管路自所述深槽底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘千惠，吴永康，吕禾，于玉贞，张丙印，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京,11