【技术实现步骤摘要】
电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置及方法
本专利技术涉及土工试验
,具体涉及一种电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置及方法,通过电化学试验对土体物理性质进行改良并测试土体在干湿循环条件下的力学特性。
技术介绍
干湿循环会对一些非饱和粘性土的物理力学特性产生显著影响,如膨胀土、黄土等。在工程实践中,经常需要研究这类土在干湿循环下的土体力学特性和结构特性变化规律,其研究结果对分析和改良粘性土工程特性显得尤为重要。但是,现有技术中:(1)针对土体物理力学特性的改良方式主要有土体加土工合成材料,土体加固化剂,其中后者主要原理为固化剂中阳离子可以将黏土矿物层中原有亲水性阳离子置换成疏水性阳离子,以降低土体中结合水的比重,从而使土体更有效的固结,干湿循环后土体稳定性得以提高。但直接加阳离子固化剂不能有效置换土体中原有阳离子;(2)针对土体的抗剪强度试验中,主要方法有直剪试验与三轴剪切试验,这两种试验方法均无法直接测试土体在干湿循环作用下的抗剪强度,无法针对干湿循环这一特定的环境去模拟和研究土体内部力学特性和结构特性的改变;(3)针对土体进行模拟干湿循环的试验装置,采用常水头浸湿法对试样进行补水,不能定量控制土体湿度,致使模拟状态单一且不准确,不符合自然状态下干湿循环的实际变化规律。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有土体物理力学特性改良方式以及土体干湿循环试验中存在的缺陷,提出一种电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置及方法,为研究电化学对非饱和粘性土的改良及其在干湿循环的影响下,土体本身抗剪强度参数变化或土工 ...
【技术保护点】
1.电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置,其特征在于,包括剪切系统、电解系统、干湿度控制系统、应力施加系统以及应力应变监测系统;所述剪切系统包括底座(32)和设置在底座(32)上的钢制框架(3),钢制框架(3)的顶部设置有一轴压加载板(33),轴压加载板(33)通过轴压螺栓(17)与钢制框架(3)相连;底座(32)上设置有一圆柱形剪切盒(6),剪切盒(6)的顶部设置有端盖,剪切盒(6)内设置有土样,所述剪切盒(6)包括上段剪切盒、中段剪切盒和下段剪切盒;上段剪切盒和下段剪切盒分别对应的通过第一刚性触手(20)和第二刚性触手(11)与钢制框架(3)固定连接,中段剪切盒与一变频电机(24)相连,实现往返剪切运动;所述电解系统包括变压电源(13)、电解液循环端(12)、设置在土样上部的阳极电极(15)以及设置在土样下部的阴极电极(10),阳极电极(15)与变压电源(13)正极相连,阴极电极(10)与变压电源(13)的负极相连;阳极电极(15)和阴极电极(10)均采用石墨材质,且阳极电极(15)和阴极电极(10)均为双层结构,阳极电极(15)的中间夹层内设置有阳极离子交换管(16) ...
【技术特征摘要】
1.电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置,其特征在于,包括剪切系统、电解系统、干湿度控制系统、应力施加系统以及应力应变监测系统;所述剪切系统包括底座(32)和设置在底座(32)上的钢制框架(3),钢制框架(3)的顶部设置有一轴压加载板(33),轴压加载板(33)通过轴压螺栓(17)与钢制框架(3)相连;底座(32)上设置有一圆柱形剪切盒(6),剪切盒(6)的顶部设置有端盖,剪切盒(6)内设置有土样,所述剪切盒(6)包括上段剪切盒、中段剪切盒和下段剪切盒;上段剪切盒和下段剪切盒分别对应的通过第一刚性触手(20)和第二刚性触手(11)与钢制框架(3)固定连接,中段剪切盒与一变频电机(24)相连,实现往返剪切运动;所述电解系统包括变压电源(13)、电解液循环端(12)、设置在土样上部的阳极电极(15)以及设置在土样下部的阴极电极(10),阳极电极(15)与变压电源(13)正极相连,阴极电极(10)与变压电源(13)的负极相连;阳极电极(15)和阴极电极(10)均采用石墨材质,且阳极电极(15)和阴极电极(10)均为双层结构,阳极电极(15)的中间夹层内设置有阳极离子交换管(16),阴极电极(10)的中间夹层内设置有阴极离子交换管(9),阳极离子交换管(16)和阴极离子交换管(9)均与电解液循环端(12)相连,且阳极离子交换管(16)和阴极离子交换管(9)通过阳离子浓度测试管(8)相连,阳离子浓度测试管(8)为U型管,U型管内设置有半透膜,以判断电解的程度;所述干湿度控制系统包括蒸汽加湿管(4)、涡轮加压装置(26)、热空气发生装置(27)、超声波蒸汽发生装置(28)以及加热线圈(31)和线圈温度数显控制装置(14),所述蒸汽加湿管(4)设置在剪切盒(6)的轴心处,且在蒸汽加湿管(4)的侧壁上设置有多个加湿孔,蒸汽加湿管(4)通过蒸汽导管(19)与涡轮加压装置(26)相连,涡轮加压装置(26)与热空气发生装置(27)和超声波蒸汽发生装置(28)相连;所述加热线圈(31)设置在剪切盒(6)的底面上,加热线圈(31)与线圈温度数显控制装置(14)相连;所述应力施加系统包括轴压加载板(33)、轴压螺栓(17)和弹簧组件(2);所述弹簧组件(2)设置在轴压加载板(33)与剪切盒(6)之间,通过调节轴压螺栓(17),实现弹簧组件(2)提供法向恒刚度加载;所述应力应变系统包括压力数显装置(23)、第一压力传感器(18)、第二压力传感器以及第三压力传感器,第一压力传感器(18)、第二压力传感器以及第三压力传感器均与压力数显装置(23)相连,所述第一压力传感器(18)设置在弹簧组件(2)与剪切盒(6)之间,第二压力传感器设置在第一刚性触手(20)与钢制框架(3)之间,第三压力传感器设置在第二刚性触手(11)与钢制框架(3)之间。2.根据权利要求1所述的电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置,其特征在于:所述变频电机(24)与一电机数控显示系统(30)电连接,变频电机(24)的输出轴与一齿轮相连,沿中段剪切盒侧壁的圆周方向设置有齿纹圈,所述齿纹圈与齿轮啮合,通过变频电机(24)带动中段剪切盒进行不同速率的往返剪切运动。3.根据权利要求1所述的电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置,其特征在于:所述剪切盒(6)的内壁上还设置有竖直挡板(5),以防止剪切运动时土样与剪切盒(6)产生相对位移。4.根据权利要求1所述的电化学改良土体在干湿循环作用下的力学特性测试装置,其特征在于:所述阳极离子交换管(15)和阴极离子交换管(9)采用内外双层结构设计,内层为纤维增强两性离子交换膜。5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨忠年,张亮,张莹莹,时伟,凌贤长,涂志斌,王勇,
申请(专利权)人:青岛理工大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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