测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置及方法制造方法及图纸

测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置及方法，包括A型、B型、C型三种结构：A型：下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和基准顶帽依次放置在三轴仪压力室的基准底座上，粗颗粒土试样的外表面包裹有密封的基准橡皮膜；B型：在基准底座上依次套装橡胶止水带和下内侧O型环形成第一底座，在基准顶帽上依次套装橡胶止水带和上内侧O型环形成第一顶帽，然后将下透水板…，C型…；A型、B型、C型三种结构分别用于试验的前三个步骤。本发明专利技术的试验装置结构简单、操作方便，通过调节试样直径来改变总排水量，排水量通过三轴仪读数获得，进而利用反推法可以准确得到粗颗粒土的橡皮膜单位面积嵌入量，同时可揭示围压对橡皮膜嵌入量的影响规律。

【技术实现步骤摘要】
测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置及方法
本专利技术属于岩土工程土工测试领域，具体涉及的是一种测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置及方法。
技术介绍
对于涉及粗颗粒土的堤坝、高铁等工程，准确地预测工后沉降及内部应力情况至关重要。计算所需的本构模型参数依赖于三轴试验的结果，而对粗颗粒土，试样表面凹凸不平，围压的施加会使橡皮膜嵌入到试样表面颗粒的孔隙中。因此，对于粗颗粒土三轴固结排水剪试验，橡皮膜嵌入是影响试验体变测量的最重要因素。目前，国内学者大多在假定三轴试样为各向同性的前提下，基于等向固结试验得出橡皮膜嵌入量。大致的步骤是：①针对不同密度的土料，做多组等向固结试验，体变取平均值；②假定试样是各向同性的，得到嵌入体变为总体变减去3倍轴变；③认为嵌入量只与围压有关，不同应力路径下的嵌入量大致相同，再假定嵌入量与围压为双曲线关系拟合得到嵌入量与围压关系。此方法简单易实现，不需要额外繁琐的试验方法。但是，由于粗颗粒土在一定应力条件下各向异性性质显著，假设试样为各向同性会带来一定的误差。再者，其后的修正方法要假定嵌入量只与围压有关，而大量研究表明影响嵌入量的主要因素除了围压还有特征粒径、橡皮膜厚度及弹性模量。因此，上述得到的橡皮膜嵌入量的方法在理论上存在缺陷，较难应用于实际工程。此外，有学者提出在三轴试样中心埋置等高但不同直径铁棒的方法来确定嵌入量，具体方法为：①制样时，采用三种直径的铁棒分别置于3个试样中；②同时进行三组内置不同直径铁棒的三轴等向固结试验；③点绘土料体积与排水量的关系，反推土料体积为0时的排水量即为嵌入量。但此方法会造成试样尺寸效应，导致试验结果误差较大。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置及方法。本专利技术所采用的技术方案为：一种测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置包括以下三种结构的三轴试验装置(分别标注为A型、B型、C型)，供不同阶段的实验使用。三种结构分别说明如下：A型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和基准顶帽依次放置在三轴仪压力室的基准底座上，粗颗粒土试样的外表面包裹有密封的基准橡皮膜；B型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：在基准底座上依次套装橡胶止水带和下内侧O型环形成第一底座，在基准顶帽上依次套装橡胶止水带和上内侧O型环形成第一顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第一顶帽依次放置在第一底座上，在外表面包裹形成密封的第一橡皮膜；C型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：在第一底座周围依次套装橡胶止水带和下外侧O型环形成第二底座，在第一顶帽周围套装橡胶止水带和上外侧O型环形成第二顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第二顶帽依次放置在第二底座上，在外表面包裹形成密封的第二橡皮膜。进一步，所述粗颗粒土试样、底座总成和顶帽总成的直径始终保持一致。进一步，所述粗颗粒土试样下部与底座总成之间设有下透水板，所述粗颗粒土试样上部与顶帽总成之间设有上透水板，保证粗颗粒土试样的正常排水。进一步，所述基准底座和下内侧O型环套装形成第一底座，所述第一底座和下外侧O型环套装形成第二底座。进一步，所述基准顶帽和上内侧O型环套装形成第一顶帽，所述第一顶帽和上外侧O型环套装形成第二顶帽。进一步，所述基准底座、下内侧O型环和下外侧O型环之间，所述基准顶帽、上内侧O型环和上外侧O型环之间依次通过橡胶止水带接触密封，保证三轴仪压力室内的水不会渗进粗颗粒土试样。进一步，在所述粗颗粒土试样、底座总成和顶帽总成外表面还密封包裹有橡皮膜，包括包裹在粗颗粒土试样、基准底座和基准顶帽外表面的基准橡皮膜，包裹在粗颗粒土试样、第一底座和第一顶帽外表面的第一橡皮膜，以及包裹在粗颗粒土试样、第二底座和第二顶帽外表面的第二橡皮膜。完成本申请第二个专利技术任务的技术方案是，上述三轴试验装置上的测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验方法，包括如下步骤：(一)首先将下透水板、制备好的粗颗粒土试样、上透水板和基准顶帽依次放置在三轴仪压力室的基准底座上，在外表面包裹形成密封的基准橡皮膜，开展第一组等向固结试验，测得试样的排水量与围压关系，记为记为△V(d1)～p；(二)第一组等向固结试验完成后，拆除基准橡皮膜和粗颗粒土试样，在基准底座上依次套装橡胶止水带和下内侧O型环形成第一底座，在基准顶帽上依次套装橡胶止水带和上内侧O型环形成第一顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第一顶帽依次放置在第一底座上，在外表面包裹形成密封的第一橡皮膜，开展第二组等向固结试验，测得试样的排水量与围压关系，记为△V(d2)～p；(三)第二组等向固结试验完成后，拆除第一橡皮膜和粗颗粒土试样，在第一底座周围依次套装橡胶止水带和下外侧O型环形成第二底座，在第一顶帽周围套装橡胶止水带和上外侧O型环形成第二顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第二顶帽依次放置在第二底座上，在外表面包裹形成密封的第二橡皮膜，开展第三组等向固结试验，测得试样的排水量与围压关系，记为△V(d3)～p；(四)点绘同一围压p1下不同直径试样d与的关系，进行线性反推得到试样直径d为零时的即为该围压p1下橡皮膜的单位面积嵌入量△Vm(p1)；(五)重复步骤(四)，点绘d1、d2、d3与的关系并线性反推得到不同围压pn下橡皮膜的嵌入量△Vm(pn)。进一步，还包括在所述基准底座、第一底座和第二底座表面涂抹润滑剂的步骤，作为优选，润滑剂可选用凡士林。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的试验装置结构简单、操作方便，通过调节试样直径来改变总排水量，排水量通过三轴仪读数获得，进而利用反推法可以准确得到粗颗粒土的橡皮膜单位面积嵌入量，同时可揭示围压对橡皮膜嵌入量的影响规律。附图说明图1为本专利技术测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置剖面图；图2为本专利技术中底座总成的平面图；图3为本专利技术中反推橡皮膜单位面积嵌入量的计算方法示意图；图4为本专利技术中求得的橡皮膜单位面积嵌入量与围压的关系示意图；图中主要附图标记含义如下：1-三轴仪压力室；2-粗颗粒土试样；3-底座总成；31-基准底座；32-下内侧O型环；33-下外侧O型环；34-第一底座；35-第二底座；4-顶帽总成；41-基准顶帽；42-上内侧O型环；43-上外侧O型环；44-第一顶帽；45-第二顶帽；5-橡胶止水带；6-下透水板；7-上透水板；8-基准橡皮膜；9-第一橡皮膜；10-第二橡皮膜。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做具体的介绍。如图1和图2所示：本实施例是一种测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置，包括三轴仪压力室1，设置在三轴仪压力室1内部的粗颗粒土试样2，粗颗粒土试样2下部和上部分别设有直径可调节的底座总成3和顶帽总成4，底座总成3包括基准底座31、下内侧O型环32和下外侧O型环33，顶帽总成4包括基准顶帽41、上内侧O型环42和上外侧O型环43。本实施例中，通过调节底座总成3的直径可以形成第一底座34和第二底座35，调节顶帽总成4的直径可以形成第一顶帽44和第二顶帽45，粗颗粒土试样2的直径始终与底座总成3和顶帽总成4的直径保持一致；其中，基准底座31和下内侧O型环32套装形成第一底座34，第一底座34继续和下外侧O型环33套装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置包括A型、B型、C型三种结构的三轴试验装置，供不同阶段的实验使用，三种结构分别说明如下：A型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和基准顶帽依次放置在三轴仪压力室的基准底座上，粗颗粒土试样的外表面包裹有密封的基准橡皮膜；B型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：在基准底座上依次套装橡胶止水带和下内侧O型环形成第一底座，在基准顶帽上依次套装橡胶止水带和上内侧O型环形成第一顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第一顶帽依次放置在第一底座上，在外表面包裹形成密封的第一橡皮膜；C型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：在第一底座周围依次套装橡胶止水带和下外侧O型环形成第二底座，在第一顶帽周围套装橡胶止水带和上外侧O型环形成第二顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第二顶帽依次放置在第二底座上，在外表面包裹形成密封的第二橡皮膜。

【技术特征摘要】
1.一种测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置包括A型、B型、C型三种结构的三轴试验装置，供不同阶段的实验使用，三种结构分别说明如下：A型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和基准顶帽依次放置在三轴仪压力室的基准底座上，粗颗粒土试样的外表面包裹有密封的基准橡皮膜；B型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：在基准底座上依次套装橡胶止水带和下内侧O型环形成第一底座，在基准顶帽上依次套装橡胶止水带和上内侧O型环形成第一顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第一顶帽依次放置在第一底座上，在外表面包裹形成密封的第一橡皮膜；C型测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置：在第一底座周围依次套装橡胶止水带和下外侧O型环形成第二底座，在第一顶帽周围套装橡胶止水带和上外侧O型环形成第二顶帽，然后将下透水板、粗颗粒土试样、上透水板和第二顶帽依次放置在第二底座上，在外表面包裹形成密封的第二橡皮膜。2.根据权利要求1所述的测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置，其特征在于，所述粗颗粒土试样、底座总成和顶帽总成的直径始终保持一致。3.根据权利要求1所述的测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置，其特征在于，所述粗颗粒土试样下部与底座总成之间设有下透水板，所述粗颗粒土试样上部与顶帽总成之间设有上透水板，保证粗颗粒土试样的正常排水。4.根据权利要求1所述的测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置，其特征在于，所述基准底座和下内侧O型环套装形成第一底座，所述第一底座和下外侧O型环套装形成第二底座。5.根据权利要求1所述的测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置，其特征在于，所述基准顶帽和上内侧O型环套装形成第一顶帽，所述第一顶帽和上外侧O型环套装形成第二顶帽。6.根据权利要求1所述的测定粗颗粒土橡皮膜嵌入量的三轴试验装置，其特征在于，所述基准底座、下内侧O型环和下外侧O型环之间，所述基准顶帽、上内侧O型环和上外侧O型环之间依次通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈生水，傅中志，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32