一种测定岩土体流变特性的试验装置，包括固定底座以及安装在固定底座上的剪切盒、渗透水箱和集水箱，所述剪切盒包括固定在固定底座上的下半盒和滑动安装在下半盒上侧的上半盒，所述下半盒中部设有用于存放岩土土样的试样槽，所述上半盒对应试样槽处设有与试样槽大小相匹配的通孔，所述上半盒在通孔的上方设有与通孔直径相匹配的加压板，所述加压板与垂直千斤顶的活动端连接，本装置可用于测定岩土体在竖向应力和水平渗透力作用下由天然变成饱和过程中剪切、变形流变特性，适宜在水库大坝、堤防病险预测预防和边坡治理、基坑工程等工程的岩土体流变特性测定中推广应用。
An experimental device for measuring rheological properties of rock and soil
【技术实现步骤摘要】
一种测定岩土体流变特性的试验装置
本专利技术涉及一种岩土体流变特性测定试验领域，具体涉及一种测定岩土体流变特性的试验装置。
技术介绍
水库大坝修建对人类生存、生活和发展有着巨大的作用。其具有控制洪水、发电、农业灌溉、工业生活供水、改善河流航运。①筑坝能够使水流分配更为均匀，汛期滞留、存贮部分洪水，可极大削减破坏性的洪峰，从而减轻洪水灾害。②当前世界范围内30％～40％的灌区用水依赖于大坝。③水库大坝可提供可靠的供水，满足高速增长的城市和工业需要，特别是缺水的偏干旱地区。④在许多国家水力发电是大坝建设的重要原因，特别对发展中国家来讲，水电是经济发展的重要组成部分。但蓄水运行大坝一旦发生结构开裂、变形或库坝区边坡失稳滑入库内，极可能导致水库溃坝，引发巨大水患灾害。而这些病害的产生多因坝基或库坝区边坡岩土体在竖向应力和水平渗透力长时间作用下由天然变成饱和状态过程中其力学性能发生折减而造成的。近年来，国内依然有许多新建水库处于修建或待修建，其库坝区两岸边坡区域广、延伸长，一旦水库蓄水运行后，坝基和边坡岩土体在竖向应力和水平渗透力长时间作用下，其含水量增高，由天然状态变成饱和状态，其物理力学性能发生巨大改变，变形增加、抗剪强度衰减，可能导致大坝坝体变形、开裂，沿坝基岩土体发生抗滑或抗倾覆失稳，同时库坝区两岸边坡发生蠕变、滑动失稳，部分古滑坡体发生复活，滑入库区，引发涌浪，威胁坝体安全，甚至引发溃坝。同时因为库区的淤积，水库库容减小，将极大影响水库蓄水防洪、灌溉、发电和供水等效益发挥。因此现在亟需一种成型的试验装置用于测定岩土体在竖向应力和水平渗透力作用下流变特性变化规律。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足和缺陷，本专利技术提出一种结构简单、试验操作方便、运行维护方便、可以测定岩土体在竖向应力和/或水平渗透力作用下流变特性的测定岩土体流变特性的试验装置，是一种适用于测定岩土体流变特性变化规律的试验装置，适宜在水库大坝、堤防病险预测预防和边坡治理、基坑工程等工程的岩土体流变特性测定中推广应用。本专利技术的目的通过采用下述技术方案予以实现：一种测定岩土体流变特性的试验装置，包括固定底座1以及安装在固定底座上的剪切盒3、渗透水箱4和集水箱2，所述剪切盒3包括固定在固定底座1上的下半盒和滑动安装在下半盒上侧面的上半盒，所述剪切盒3中部设有用于存放岩土土样的试样槽，所述试样槽的开口朝上，所述剪切盒3在试样槽开口的上方设有与试样槽直径相匹配的加压板7，所述加压板7与垂直千斤顶8的活动端连接，所述上半盒的一侧设有水平千斤顶12，所述上半盒与水平千斤顶12的活动端连接，所述渗透水箱4和集水箱2分别设置在剪切盒3的两侧，并且渗透水箱4和集水箱2通过与剪切盒3连接面上的透水孔与试样槽连通，所述渗透水箱4和集水箱2安装的位置不干涉上半盒的滑动，所述渗透水箱4和集水箱2均为顶部开口、并且设有密封顶部开口盖体的箱体，所述渗透水箱4的顶部设有与渗透水箱4内腔连通的、垂直布设的、用于给渗透水箱4增压的水头管9。本实施方式中，所述剪切盒的上、下半盒相对面上设有用于测量上半盒位移的剪切位移量测千分表，所述加压板底部设有测定岩土体垂直方向变形的应变片。本实施方式中，所述渗透水箱4和集水箱2的底部均设有排水孔和密封排水孔的可开启的橡胶塞。本实施方式中，所述水头管9为透明材质，所述水头管9表面设有刻度。本实施方式中，所述渗透水箱4和集水箱2与剪切盒3的连接面上的透水孔沿试样槽轴向布设满连接面。本实施方式中，所述渗透水箱4底部设有测量渗透水箱4内水压的水压量表5。本实施方式中，所述垂直千斤顶8通过竖向加压固定架6固定在固定底座1上，所述水平千斤顶12通过竖向顶板10固定在固定底座1上。本实施方式中，所述剪切盒3的下半盒顶面设有滑槽，所述上半盒滑动连接在所述滑槽内，所述上半盒和下半盒上设有可锁定上、下半盒位置关系的锁定件。本实施方式中，所述试样槽由设置在下半盒中部的凹槽和设置在上半盒对应凹槽处的、与凹槽大小相匹配的通孔构成。本实施方式中，所述上半盒在与渗透水箱4和集水箱2滑动面上设有防水防水密封件。与现有试验装置相比，本专利技术的技术效果及优点在于：本专利技术可根据岩土体所测不同条件下流变特性的要求灵活调整启动的装置部分。如测定岩土体仅在竖向应力作用下力学特性，试验装置只需启动竖向应力装置、剪切应力装置、剪切仪和应变量测装置，只给土体提供一个竖向应力，无需提供水平渗透力；若测定岩土体仅在水平渗透力作用下的流变特性，试验装置只需启动静水渗透装置、剪切应力装置、剪切仪和应变量测装置，只需给岩土体提供持续水渗透力，无需加设竖向应力；若测定岩土体在持续特定的竖向应力和水平渗透力共同作用下的流变特性时，整个实验装置同时启动。本专利技术制作所选材料均为常见的材料和常规设备(如千斤顶和水压量表)，采购运输储存方便，安装简捷，部分部件易维修，常规设备坏了也易更换，部分实验装置部件可反复回收再利用，且成品生产成本和后期运行维护费用低，适合大面积推广应用。综上所述，本专利技术可用于测定岩土体在竖向应力和水平渗透力作用下由天然变成饱和过程中剪切、变形流变特性，适用于预测水库大坝坝基和库区边坡岩土体在新修蓄水后其抗剪强度和变形流变特性，从而可以提前对坝基及其库坝区边坡采取有效预防措施或加固措施，有效提高大坝安全性和效益发挥，增加水库使用和运行寿命。本专利技术具有试验结果真实、结构简单、试验操作方便、运行维护方便等特点，适宜在水库大坝、堤防病险预测预防和边坡治理、基坑工程等工程的岩土体流变特性测定中推广应用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；附图1中：1-固定底板、2-集水箱、3-剪切盒、4-渗透水箱、5-水压量表、6-竖向加压固定架、7-加压板、8-垂直千斤顶、9-水头管、10-竖向顶板、11-支墩、12-水平千斤顶。具体实施方式下面结合附图和具体实例，来详细说明一种测定岩土体流变特性的试验装置的具体试验方法和步骤。实施例：如图1所示，测定岩土体流变特性的试验装置，包括竖向应力装置、静水渗透装置、剪切仪、剪切应力装置和应变量测装置。所述竖向应力装置包括加压板7、垂直千斤顶自带压力量表8和竖向加压固定架6，所述加压板7位于剪切仪岩土土样容器顶部，其上部与垂直千斤顶8相连；所述垂直千斤顶8下部与加压板7相连，上部与竖向加压固定架6相接，竖向加压固定架6两端钢板与底部固定底座1连成一体。所述静水渗透装置包括水头管9、水压量表5和渗透水箱4，保证持续静水水头渗透力；所述水头管9为透明材质，水头管9可由多节水头管9密封连接构成，水头管9表面设有刻度，可根据实验需要安装水头管9根数，向实验提供固定静水水头压力，并通过渗透水箱盖体上的孔可固定于渗透水箱，可拆卸；所述水压量表5位于渗透水箱底板上，用于测定水槽底部静水水头压力；所述渗透水箱4用以盛放试验水，渗透水箱4顶部开口，顶部设有密封性好的、可拆卸的玻璃盖体密封开口，可保证水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测定岩土体流变特性的试验装置，其特征在于：包括固定底座(1)以及安装在固定底座上的剪切盒(3)、渗透水箱(4)和集水箱(2)，所述剪切盒(3)包括固定在固定底座(1)上的下半盒和滑动安装在下半盒上侧面的上半盒，所述剪切盒(3)中部设有用于存放岩土土样的试样槽，所述试样槽的开口朝上，所述剪切盒(3)在试样槽开口的上方设有与试样槽直径相匹配的加压板(7)，所述加压板(7)与垂直千斤顶(8)的活动端连接，所述上半盒的一侧设有水平千斤顶(12)，所述上半盒与水平千斤顶(12)的活动端连接，所述渗透水箱(4)和集水箱(2)分别设置在剪切盒(3)的两侧，并且渗透水箱(4)和集水箱(2)分别通过与剪切盒(3)连接面上的透水孔与试样槽连通，所述渗透水箱(4)和集水箱(2)安装的位置不干涉上半盒的滑动，所述渗透水箱(4)的顶部设有与渗透水箱(4)内腔连通的、垂直布设的、用于给渗透水箱(4)增压的水头管(9)。/n
【技术特征摘要】
1.一种测定岩土体流变特性的试验装置，其特征在于：包括固定底座(1)以及安装在固定底座上的剪切盒(3)、渗透水箱(4)和集水箱(2)，所述剪切盒(3)包括固定在固定底座(1)上的下半盒和滑动安装在下半盒上侧面的上半盒，所述剪切盒(3)中部设有用于存放岩土土样的试样槽，所述试样槽的开口朝上，所述剪切盒(3)在试样槽开口的上方设有与试样槽直径相匹配的加压板(7)，所述加压板(7)与垂直千斤顶(8)的活动端连接，所述上半盒的一侧设有水平千斤顶(12)，所述上半盒与水平千斤顶(12)的活动端连接，所述渗透水箱(4)和集水箱(2)分别设置在剪切盒(3)的两侧，并且渗透水箱(4)和集水箱(2)分别通过与剪切盒(3)连接面上的透水孔与试样槽连通，所述渗透水箱(4)和集水箱(2)安装的位置不干涉上半盒的滑动，所述渗透水箱(4)的顶部设有与渗透水箱(4)内腔连通的、垂直布设的、用于给渗透水箱(4)增压的水头管(9)。
2.根据权利要求1所述的测定岩土体流变特性的试验装置，其特征在于：所述剪切盒的上、下半盒相对面上设有用于测量上半盒位移的剪切位移量测千分表，所述加压板底部设有测定岩土体垂直方向变形的应变片。
3.根据权利要求2所述的测定岩土体流变特性的试验装置，其特征在于：所述渗透水箱(4)和集水箱(2)的底部均设有排水孔和密封排水孔的可开启的橡胶塞。
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚纪华，
申请(专利权)人：湖南省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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