一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置与测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置与测试方法，由试验台、升降台、玻璃筒、憎水木板、螺栓、侧壁、接线木塞、上盖板、土体、砝码、吊带、吊环和拉力计共同组成；将玻璃筒固定于憎水木板内，将憎水木板与侧壁固定，将装置倒置于试验台上，用升降台支撑玻璃筒；向土箱内填土并分层击实至一定高度，将上盖板向下插入土箱至土体顶面，其上加砝码并保压特定时间，将上盖板与侧壁固定形成密闭土箱；将土箱正立后取出憎水木板，通过拉力计拉拔玻璃筒使其与土体分离，确定黏附力大小；采用倒置制样法能够使特殊曲面精确贴合待测土体，是研究初始压力对特殊曲面与土体间黏附力影响的一种有效手段。

An inverted sample device and test method for measuring the adhesion between special curved surface and soil interface under constant pressure loading

The invention discloses an inverted sampling device and test method for measuring the adhesion force of special curved surface and soil interface under constant pressure loading, which is composed of a test bench, a lifting platform, a glass cylinder, a hydrophobic wood plate, a bolt, a side wall, a wiring plug, an upper cover plate, a soil body, a weight, a sling, a lifting ring and a tensiometer; the glass cylinder is fixed in the hydrophobic wood plate, and the hydrophobic wood plate and the side wall are fixed Put the device upside down on the test bench and use the lifting platform to support the glass cylinder; fill the soil box and compact it to a certain height layer by layer, insert the upper cover plate downward into the soil box to the top of the soil body, add weight on it and keep the pressure for a certain time, fix the upper cover plate and the side wall to form a closed soil box; take out the hydrophobic wood plate after the soil box is upright, pull the glass cylinder through the tension meter to separate it from the soil body, and ensure that It is an effective method to study the influence of initial pressure on the adhesion between special curved surface and soil.

【技术实现步骤摘要】
一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置与测试方法
本专利技术属于隧道与地下工程试验仪器
，特别涉及一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置。
技术介绍
随着我国铁路交通的发展，地下空间的运用备受关注。盾构法施工由于掘进速度快、安全性能高、沉降利于控制、对周边环境影响小的特点，广泛应用于城市隧道施工。盾构机在富含黏土的地层中施工，被切削下来的破碎土体容易黏结在刀盘表面，随着推进距离的增加，刀盘表面黏结的土体不断迁移和加厚，最终形成硬结的泥饼，导致刀盘受阻，造成刀盘推进力和扭矩等施工参数发生异常变化，掘进速度急剧下降，严重时甚至导致停工。因此，如何精确测量土壤黏附力，是解决刀盘结泥饼问题的一种有效手段。目前，国内外已有黏附力测定装置的相关研究，例如：20世纪50年代，Foutaine在《Investigationintothemechanismofsoiladhesion》文中研制了以金属圆板作为测盘的土壤粘附仪。70年代末至80年代初，潘君拯等老一辈农机专家在《我国南方十三省市水田土壤参数调查》文中研制了SF-1型土壤外附力、内聚力测定仪。1984年，江苏工学院桑正中、张际先等人在《液压电测式土壤粘附力测定仪》文中开发出一种“液压电测式土壤黏附力测定仪”，提出一种采用液压机构和垂直导柱对界面在垂直方向上连续施压和卸载、采用电阻应变片悬臂梁式传感器获取黏附力数据的土壤黏附力测定仪。1993年，吉林工业大学任露泉等人在《土壤粘附力测量仪》的技术专利中开发的“土壤黏附力测量仪”采用组合式测盘解决土壤外附力大于内聚力时真实黏附力测不出或测不准的情况。在90年代中后期，吉林大学卢韶方、石要武等人在《多功能土壤实验台的研制》文中将计算机技术引入到土壤粘附仪的研制中，初步实现了土壤粘附仪的自动化。2002年，吉林大学王柏生在《土壤粘附特性测试系统的研究》文中通过改装电子万能试验机，能够实现在三角波、正弦波等不同运动方式下的土壤黏附力测量，2005年吉林大学孙璐在《土壤粘附特性测试系统采样频率及控制参数的研究》文中又对土壤粘附测试系统的采样频率和控制参数等作了进一步的完善。但这些黏附力测定装置的研究不能有效的进行在特殊曲面的影响下的黏附力的测定，也没有涉及到如何使特殊曲面精确贴合待测土体的情况，无法直接对特殊曲面进行拉拔测试土体黏附力。传统制样方法采用直接将待测物体如锥体和球体直接压入土中，将会对土体产生较大扰动，造成土体发生破坏，土体与固体界面的接触受力不均，界面处水分发生迁移；这种影响对带有特殊曲面的物体更为严重，甚至造成曲面与土体存在大面积脱空的现象，大大影响了特殊曲面与土界面黏附力的测量，与真实黏附力差距较大。为克服上述不足，本专利技术提出一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，通过倒置法制样并直接对特殊曲面装置进行拉拔，分析土体黏附力大小，从而为刀盘结泥饼的防治提供有效分析依据。
技术实现思路
本专利技术提供了一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其目的在于，能够使特殊曲面精确贴合待测土体，便于直接拉拔测量特殊曲面对土体黏附力大小的影响规律，可以应用在刀盘结泥饼的处理工程之中。一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，由试验台1、升降台2、玻璃筒3、憎水木板4、螺栓5、侧壁6、接线木塞7、上盖板8、土体9、砝码10、吊带11、吊环12、拉力计13、插销14和可上下滑动的螺栓(15)共同组成，将玻璃筒3固定于憎水木4板内，将憎水木板4与侧壁6固定，将装置倒置于试验台1上，用升降台2支撑玻璃筒3；向土箱内填土并分层击实至一定高度，将上盖板8向下插入土箱至土体9顶面，其上加砝码10并保压特定时间，将上盖板8与侧壁6固定形成密闭土箱；将土箱正立后取出憎水木板4，通过拉力计13拉拔玻璃筒3使其与土体9分离，确定黏附力大小。通过倒置制样测量特殊曲面下的土体黏附力，为实际工程中刀盘泥饼的去除提供分析依据。所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，试验台1中间位置设置凹槽，凹槽中安放可以升降的升降台2；升降台2用于支撑倒置的玻璃筒3，防止土体9在分层击实的过程中对玻璃筒3产生冲击错动。所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，侧壁6上部顶端1cm处中心位置对称设置4个可上下滑动的螺栓15，同时在上盖板8侧面中心也对称设置4个螺栓孔，便于在砝码10的重力作用下，保压静置完成后，用可上下滑动的螺栓15固定侧壁6与上盖板8。所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，上盖板8在倒置制样过程中对土体9进行挤压，通过螺栓5与侧壁6形成密闭土箱，将土箱上下颠倒后形成正置的土箱，此时上盖板8成为土箱的底板。所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，憎水木板4用于临时固定倒置的玻璃筒3，二者连接处用胶水临时固定；憎水木板4通过螺栓5与侧壁6形成临时的倒置土箱，便于在土箱内部进行装填土体9和保压静置，保证土体9填筑均匀，并与玻璃筒3底部有较好的接触，避免接触界面处产生不必要的水分迁移；憎水木板4由2块板组成，中间通过对称布置的4个插销14连接固定，避免憎水木板4在分层击实土体9的过程中产生松动；所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，玻璃筒3上部距顶端2cm处对称设置4个吊孔，吊孔中插入接线木塞7。所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，将倒置制样完成的玻璃筒3与密闭土箱正立放置，刮除憎水木板4和玻璃筒3间的胶水，取出憎水木板4即可对玻璃筒3进行拉拔测试，确定玻璃筒3底面与土体9间的界面黏附力。所述测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，上盖板8可以在重物下对土体9施加恒定压力，并保持一定的时间，间接实现在玻璃筒3底面与土体9界面间施加一定的恒压加载的效果。有益效果本专利技术提供了一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，该装置包括试验台1、升降台2、玻璃筒3、憎水木板4、螺栓5、侧壁6、接线木塞7、上盖板8、土体9、砝码10、吊带11、吊环12、拉力计13、插销14和可上下滑动的螺栓15。所述憎水木板4用于临时固定倒置的玻璃筒3，二者连接处用胶水临时固定；憎水木板4通过螺栓5与侧壁6形成临时的倒置土箱，便于在土箱内部进行装填土体9，并与玻璃筒3底部有较好的接触，避免接触界面处产生不必要的水分迁移；憎水木板4由2块板组成，中间通过对称布置的4个插销14连接固定，避免憎水木板4在分层击实土体9的过程中产生松动；所述试验台1中间位置设置凹槽，凹槽中安放可以升降的升降台2；升降台2用于支撑倒置的玻璃筒3，防止土体9在分层击实的过程中对玻璃筒3产生冲击错动；所述上盖板8在倒置制样过程中对土体9进行挤压，通过螺栓5与侧壁6形成密闭土箱，将土箱上下颠倒后形成正置的土箱，此时上盖板8成为土箱的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，所述装置由试验台(1)、升降台(2)、玻璃筒(3)、憎水木板(4)、螺栓(5)、侧壁(6)、接线木塞(7)、上盖板(8)、土体(9)、砝码(10)、吊带(11)、吊环(12)、拉力计(13)、插销(14)和可上下滑动的螺栓(15)组成；/n所述试验台(1)中间位置设置凹槽，凹槽中安放可以升降的升降台(2)；升降台(2)用于支撑倒置的玻璃筒(3)，防止土体(9)在分层击实的过程中对玻璃筒(3)产生冲击错动；/n所述侧壁(6)上部顶端1cm处中心位置对称设置4个可上下滑动的螺栓(15)，同时在上盖板(8)侧面中心也对称设置4个螺栓孔，便于在砝码(10)的重力作用下，保压静置完成后，用可上下滑动的螺栓(15)固定侧壁(6)与上盖板(8)；/n所述上盖板(8)在倒置制样过程中对土体(9)进行挤压，通过螺栓(5)与侧壁(6)形成密闭土箱，将土箱上下颠倒后形成正置的土箱，此时上盖板(8)成为土箱的底板；/n所述憎水木板(4)用于临时固定倒置的玻璃筒(3)，二者连接处用胶水临时固定；憎水木板(4)通过螺栓(5)与侧壁(6)形成临时的倒置土箱，便于在土箱内部进行装填土体(9)和保压静置，保证土体(9)填筑均匀，并与玻璃筒(3)底部有较好的接触，避免接触界面处产生不必要的水分迁移；憎水木板(4)由2块板组成，中间通过对称布置的4个插销(14)连接固定，避免憎水木板(4)在分层击实土体(9)的过程中产生松动；/n所述玻璃筒(3)上部距顶端2cm处对称设置4个吊孔，吊孔中插入接线木塞(7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种测量恒压加载下特殊曲面与土界面黏附力的倒置法制样装置，其特征在于，所述装置由试验台(1)、升降台(2)、玻璃筒(3)、憎水木板(4)、螺栓(5)、侧壁(6)、接线木塞(7)、上盖板(8)、土体(9)、砝码(10)、吊带(11)、吊环(12)、拉力计(13)、插销(14)和可上下滑动的螺栓(15)组成；
所述试验台(1)中间位置设置凹槽，凹槽中安放可以升降的升降台(2)；升降台(2)用于支撑倒置的玻璃筒(3)，防止土体(9)在分层击实的过程中对玻璃筒(3)产生冲击错动；
所述侧壁(6)上部顶端1cm处中心位置对称设置4个可上下滑动的螺栓(15)，同时在上盖板(8)侧面中心也对称设置4个螺栓孔，便于在砝码(10)的重力作用下，保压静置完成后，用可上下滑动的螺栓(15)固定侧壁(6)与上盖板(8)；
所述上盖板(8)在倒置制样过程中对土体(9)进行挤压，通过螺栓(5)与侧壁(6)形成密闭土箱，将土箱上下颠倒后形成正置的土箱，此时上盖板(8)成为土箱的底板；
所述憎水木板(4)用于临时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，马天龙，仇涛，肖宇豪，张敬宇，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32