本发明专利技术公开一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置及其使用方法，包括驱动壳体，所述驱动壳体顶面中心固接有基座，所述基座顶面中心设置有测试机构，所述测试机构的上方设置有动力机构；所述测试机构包括试样盒，所述试样盒底面与所述基座顶面中心抵接，所述试样盒的顶面为开放设置，所述试样盒任一内侧壁均嵌设有橡胶垫，所述试样盒任一外侧壁均开设有定位孔，所述定位孔内设置有土压力传感器，所述土压力传感器与所述橡胶垫抵接，所述试样盒顶部设置有加载帽，所述加载帽上方设置有位移测试组件，实现了砂土蠕变‑应力松弛的耦合试验过程，避免了传统试验装置在测试蠕变时无法同时测试应力松弛的缺点，解决了砂土流变试验中的一个难题。
【技术实现步骤摘要】
一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置及其使用方法
本专利技术涉及土体单元体流变试验
，特别是涉及一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置及其使用方法。
技术介绍
岩土体流变对堤坝、道路和隧道等工程长期稳定性影响不可忽视。蠕变和应力松弛是岩土体流变过程中两个典型既相互区别又相互联系的物理现象，其中蠕变是指材料在恒定应力状态下持续发生变形的现象；应力松弛则是指材料在变形受到限制时内部应力衰减的现象。目前，室内单元体试验是研究岩土体蠕变和应力松弛的主要技术手段，其中，蠕变试验的试验装置主要有直剪仪、扭剪仪、三轴仪和固结仪等；应力松弛的试验装置主要有三轴仪、直剪仪和固结仪等。原则上，开展蠕变试验的仪器也可以开展应力松弛试验，只需要仪器能够控制变形即可。然而，如上所述，蠕变和应力松弛实际上是流变的同一过程，在工程上如挡土墙拉裂、土石坝心墙撕裂等都是蠕变和应力松弛共同作用的现象。对于这一特殊的工程问题，上述仪器的功能显得比较单一，如三轴仪只能测定偏应力恒定下或者轴向应力恒定下的蠕变，再或者轴向位移恒定下的应力松弛。因此，为解决蠕变和应力松弛共存作用这一特殊的物理现象，需要研制一种蠕变-应力松弛耦合试验装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，包括驱动壳体，所述驱动壳体顶面中心固接有基座，所述基座顶面中心设置有测试机构，所述测试机构的上方设置有动力机构；所述测试机构包括试样盒，所述试样盒底面与所述基座顶面中心抵接，所述试样盒的顶面为开放设置，所述试样盒任一内侧壁均嵌设有橡胶垫，所述试样盒任一外侧壁均开设有定位孔，所述定位孔内设置有土压力传感器，所述土压力传感器与所述橡胶垫抵接，所述试样盒顶部设置有加载帽，所述加载帽上方设置有位移测试组件，所述加载帽顶面中心与所述动力机构抵接。优选的，所述动力机构包括两驱动电机，两所述驱动电机分别固接在所述驱动壳体内腔底面两侧，所述驱动电机的输出轴固接有螺杆，所述驱动壳体顶面两侧分别固接有定位筒，所述螺杆贯穿所述驱动壳体顶面并从所述定位筒顶面伸出，两所述螺杆的顶部套设有加载横梁，所述加载横梁的底面两侧分别固接有两个限位螺母，两所述限位螺母分别与两所述螺杆通过螺纹连接，所述加载横梁底面固接有抵接组件。优选的，所述抵接组件包括固定座，所述固定座的顶面与所述加载横梁的底面中心固接，所述固定座底面固接有压力传感器，所述压力传感器底面固接有加载轴，所述加载帽顶面中心开设有与所述加载轴相适配的凹槽，所述加载轴顶面与所述凹槽槽底抵接。优选的，所述位移测试组件包括调节套筒，所述调节套筒内壁与所述定位筒外壁通过螺纹连接，所述调节套筒外壁套设有固定环，所述固定环内壁与所述调节套筒外壁转动连接，所述固定环外壁固接有延伸杆，所述延伸杆底面固接有位移传感器，所述位移传感器位于所述加载帽上方。优选的，所述定位孔孔口处外壁固接有螺纹套，所述螺纹套内壁开设有螺纹，所述土压力传感器外壁套设有定位环，所述定位环外壁与所述螺纹套内壁通过螺纹连接。一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置的使用方法，包括如下步骤：将所述试样盒固定在所述基座顶面；将砂样按照预设试验条件装入所述试样盒中，并将所述加载帽放置于试样顶部；将所述压力传感器与所述固定座固接，并使所述压力传感器底部与所述加载轴固接；开启驱动电机，调节所述加载横梁在所述螺杆上的位置，使所述加载轴与所述加载帽抵接；利用计算机控制系统控制所述驱动电机运作，并实时读取所述压力传感器的数据，当达到试验目标值时，保持应力恒定，实现砂土竖向蠕变和侧向应力松弛的耦合试验。优选的，通过所述位移传感器测量所述位移传感器与所述加载帽之间的距离，所得数据即为沙土的竖向蠕变量。优选的，所述土压力传感器测量通过测量所述橡胶垫所受压力，实现对砂土侧压力系数的动态监测。本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过所述动力机构对设置在所述试样盒内的砂土提供轴向应力，使砂土样本发生周向蠕变，设置位移测试组件测量砂土样本的形变量，得到砂土样本的蠕变数据，等到完成蠕变测试后，维持砂土形变，通过砂土对所述橡胶垫产生的压力，测得砂土侧压力系数的动态监测，完成砂土样板应力松弛的测试。本专利技术实现了砂土蠕变-应力松弛的耦合试验过程，避免了传统试验装置在测试蠕变时无法同时测试应力松弛的缺点，解决了砂土流变试验中的一个难题。而且本专利技术不仅可以实现蠕变-应力松弛耦合实现过程，同时也可以实现砂土侧压力系数的动态监测，使试验装置整体操作难度小，避免了传统蠕变试验或者应力松弛试验适用性差的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中试样盒的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中位移测试组件的结构示意图；图4为本专利技术实施例1中加载帽的结构示意图；图5为本专利技术实施例2的结构示意图；图6为本专利技术实施例2中试样盒的结构示意图；图7为本专利技术实施例2中A1的局部放大图；图8为本专利技术实施例2中A2的局部放大图；其中，1、驱动壳体；2、基座；3、试样盒；4、橡胶垫；5、土压力传感器；6、加载帽；7、驱动电机；8、螺杆；9、定位筒；10、加载横梁；11、限位螺母；12、固定座；13、压力传感器；14、加载轴；15、凹槽；16、调节套筒；17、固定环；18、延伸杆；19、位移传感器；20、螺纹套；21、定位环；22、拉伸筒；23、抵接杆、24；弹簧；25、辅助传感器；26、监测筒；27、内传感器；28、橡胶塞。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1参照图1-4本专利技术提供一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，包括驱动壳体1，所述驱动壳体1顶面中心固接有基座2，所述基座2顶面中心设置有测试机构，所述测试机构的上方设置有动力机构；所述测试机构包括试样盒3，所述试样盒3底面与所述基座2顶面中心抵接，所述试样盒3的顶面为开放设置，所述试样盒3任一内侧壁均嵌设有橡胶垫4，所述试样盒3任一外侧壁均开设有定位孔，所述定位孔内设置有土压力传感器5，所述土压力传感器5与所述橡胶垫4抵接，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，其特征在于，包括驱动壳体(1)，所述驱动壳体(1)顶面中心固接有基座(2)，所述基座(2)顶面中心设置有测试机构，所述测试机构的上方设置有动力机构；/n所述测试机构包括试样盒(3)，所述试样盒(3)底面与所述基座(2)顶面中心抵接，所述试样盒(3)的顶面为开放设置，所述试样盒(3)任一内侧壁均嵌设有橡胶垫(4)，所述试样盒(3)任一外侧壁均开设有定位孔，所述定位孔内设置有土压力传感器(5)，所述土压力传感器(5)与所述橡胶垫(4)抵接，所述试样盒(3)顶部设置有加载帽(6)，所述加载帽(6)上方设置有位移测试组件，所述加载帽(6)顶面中心与所述动力机构抵接。/n
【技术特征摘要】
1.一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，其特征在于，包括驱动壳体(1)，所述驱动壳体(1)顶面中心固接有基座(2)，所述基座(2)顶面中心设置有测试机构，所述测试机构的上方设置有动力机构；
所述测试机构包括试样盒(3)，所述试样盒(3)底面与所述基座(2)顶面中心抵接，所述试样盒(3)的顶面为开放设置，所述试样盒(3)任一内侧壁均嵌设有橡胶垫(4)，所述试样盒(3)任一外侧壁均开设有定位孔，所述定位孔内设置有土压力传感器(5)，所述土压力传感器(5)与所述橡胶垫(4)抵接，所述试样盒(3)顶部设置有加载帽(6)，所述加载帽(6)上方设置有位移测试组件，所述加载帽(6)顶面中心与所述动力机构抵接。
2.根据权利要求1所述的一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，其特征在于：所述动力机构包括两驱动电机(7)，两所述驱动电机(7)分别固接在所述驱动壳体(1)内腔底面两侧，所述驱动电机(7)的输出轴固接有螺杆(8)，所述驱动壳体(1)顶面两侧分别固接有定位筒(9)，所述螺杆(8)贯穿所述驱动壳体(1)顶面并从所述定位筒(9)顶面伸出，两所述螺杆(8)的顶部套设有加载横梁(10)，所述加载横梁(10)的底面两侧分别固接有两个限位螺母(11)，两所述限位螺母(11)分别与两所述螺杆(8)通过螺纹连接，所述加载横梁(10)底面固接有抵接组件。
3.根据权利要求2所述的一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，其特征在于：所述抵接组件包括固定座(12)，所述固定座(12)的顶面与所述加载横梁(10)的底面中心固接，所述固定座(12)底面固接有压力传感器(13)，所述压力传感器(13)底面固接有加载轴(14)，所述加载帽(6)顶面中心开设有与所述加载轴(14)相适配的凹槽(15)，所述加载轴(14)顶面与所述凹槽(15)槽底抵接。
4.根据权利要求2所述的一种砂土蠕变和应力松弛耦合试验装置，其特征在于：所述位移测试组件包括调节套筒(16)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：左殿军，王晨阳，安晓宇，李建东，张宇亭，梁超，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
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