可变方向角粗粒土成样底盘装置及其使用方法制造方法及图纸

技术编号:29785777 阅读:17 留言:0更新日期:2021-08-24 18:03
本发明专利技术公开了一种可变方向角粗粒土成样底盘装置,包括平台,所述平台上表面中心安装有试样测试底盘,平台内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道,平台侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口;平台底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿,平台底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿;伸缩支腿活动安装在滑道中,并能在滑道中移动,所述滑道朝向与其相对应的转向支腿。本发明专利技术同时还公开了该装置的使用方法,根据提供的方法可以实现不同大主应力和颗粒长轴之间不同夹角的制样。该方法操作简单,可重复使用,适应性强,便于工作人员操作。

【技术实现步骤摘要】
可变方向角粗粒土成样底盘装置及其使用方法
本专利技术涉及一种岩土工程测试技术设备,尤其是一种用于可变方向角粗粒土成样底盘装置及其使用方法。
技术介绍
天然状态下的土体在沉积过程中由于受到重力的影响,颗粒的长轴倾向于沿水平方向优势排列,使岩土材料形成的微观结构具有方向性,表现为土的横观各向同性,即平行于沉积面各方向的力学特性大致相同,而垂直于沉积面方向上则具有轴对称性。两个方向的不同特性,使得粗粒土又表现为显著的各向异性,在研究粗粒土的各向异性过程中,粗粒土横观各向同性是各向异性中一个重要研究内容。室内三轴力学试验因仪器设备的固定原因使得粗粒土的制样过程中保持着颗粒长轴方向垂直于大主应力σ1,如图1所示,而实际情况下的粗粒土的长轴与大主应力方向可能保持不同的夹角α,如图2所示。对于堆石料颗粒长轴与水平方向按一定夹角排列后,其受力特点如图3所示。假设颗粒长度L,宽度为B,与水平夹角为α,则颗粒在投影面组成的面积(即颗粒与上部加载板接触面积)为,随着α的不断增加,投影面积不断减小,上部加载装置施加的压力不变,则单位面积承受的大主应力σ1增加,则此时的堆石料会因为荷载的增加(不同荷载条件下)与投影面的不断减小而产生较多的颗粒破碎。现有的底盘装置无法适应粗粒土不同方向角的三轴试验,使得测量的粗粒土力学参数无法反映真实的测量结果,进而对进一步的研究粗粒土力学特性带来困扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有三轴试验仪器底盘装置的不足,提供一种可以在进行粗粒土三轴试验成样中改变不同方向角夹角α的装置及其使用方法,根据提供的操作方法可以实现不同大主应力和颗粒长轴之间不同夹角的制样。该方法操作简单,可重复使用,适应性强,便于工作人员操作。为实现上述目的,本专利技术采用下述技术方案:一种可变方向角粗粒土成样底盘装置,包括平台,所述平台上表面中心安装有试样测试底盘,平台内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道,平台侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口;平台底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿,平台底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿;伸缩支腿活动安装在滑道中,并能在滑道中移动,所述滑道朝向与其相对应的转向支腿。所述转向支腿由上下两部分通过横向销轴连接组成,上下部分能够绕销轴转动,且销轴垂向投影与所述滑道的延长线垂直,以保证转向支腿转动方向与滑道方向一致。所述伸缩支腿通过液压、气压、螺旋或抽拉方式设置,方便伸缩支腿的拉伸与伸缩。所述转向支腿的底部设置有滚动自锁滑轮。所述伸缩支腿的底部设置有滚动自锁滑轮。所述平台侧面上的多个接口包括体变测量接口、围压加载接口、上排水接口、饱和接口和压力室注水口。可变方向角粗粒土成样底盘装置的使用方法,包括以下步骤:1)按要求将橡皮膜套入底盘装置;2)将铁质成模筒套入橡皮膜并将橡皮膜外翻至成模筒,保持试样成直立状;3)按照设定的大主应力与长轴方向的夹角α,将底盘装置转向支腿与伸缩支腿调整,若伸缩支腿不能够满足所成夹角高度,将伸缩支腿沿着滑道移动,以确保伸缩支腿提升的试样与水平面夹角为α并将滑轮自锁,确保平台无滑动;4)按照要求将配好的粗粒土分层填入到橡皮膜内部,并通过振动装置将试样进行常规振动,粗粒土在重力的作用下长轴方向会与水平面近似平行;5)转动转向支腿与滚动伸缩支腿底部的滑轮,使的底盘装置与水平面夹角为0时为止,此时试样内部颗粒长轴方向与大主应力的夹角即为所设定的角度α;6)进行该角度下的粗粒土三轴试验;7)按照步骤1)至6)即可进行粗粒土长轴方向不同角度α的三轴试验。本专利技术的有益效果是:利用可变方向角粗粒土成样底盘装置进行的三轴试验,可以解决如下一般三轴试验中没有考虑方向角所不能解决的问题,同时可以模拟现场条件下不同部位坝体材料受到不同方向力产生的颗粒破碎问题,为后期的变形数值计算提供参数验证。其中包括:1.粗粒土不同方向角三轴试验中不同围压条件下的体应变与围压的关系(如图4),可以反映高面板坝坝体内部材料因不同方向角颗粒破碎产生的体变,为前期建造过程中考虑可能产生的破坏提供技术参考。2.由粗粒土不同方向角试验可以看出,剪切的过程中,围压σ31、夹角α2的试样表现为减缩,而围压σ31、夹角α1时的试样表现为剪胀(如图4),这对于粗粒土在本构模型中剪胀方程的选择很重要,而本构模型的确定是高土石坝沉降变形数值计算的基础,二者差距较为明显。3.可以反映低围压下的剪胀性与常规三轴试验的对比,反映真实坝体内部颗粒在不同方向角产生的颗粒破碎率,针对不同方向角残生的颗粒破碎,可以为前期筑坝时堆石料级配曲线的设计提供技术参考。附图说明图1是大主应力与长轴方向夹角为90°示意图;图2是大主应力与长轴方向夹角为45°示意图;图3是堆石料颗粒长轴与水平方向按一定夹角排列后受力图;图4是粗粒土不同方向角三轴试验中不同围压条件下的体应变与围压的关系图;图5是本专利技术结构示意图;图6是平台倾斜状态示意图;图7是平台回证后状态示意图;图8是图5的仰视图;其中,1试样,2平台,3螺栓,4测试底盘,5体变测量接口,6围压加载接口,7上排水接口,8饱和接口,9压力室注水口,10转向支腿,11伸缩支腿,12滚动自锁滑轮,13滑道。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本专利技术可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本专利技术可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更
技术实现思路
下,当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图5-图8所示,可变方向角粗粒土成样底盘装置,包括平台2,所述平台2上表面中心安装有试样测试底盘4,测试底盘4中心为方形试样放置孔,用于放置试样1,方形试样放置孔的周边的测试底盘上均匀安装有多个竖向的螺栓3,用于将测试底盘固定于平台2上。平台2内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道,平台2侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口,平台2侧面上的多个接口包括体变测量接口5、围压加载接口6、上排水接口7、饱和接口8和压力室注水口9。平台2底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿10,平台2底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿11;伸缩支腿11活动安装在滑道13中,并能在滑道13中移动,所述滑道13朝向与其相对应的转向支腿10。转向支腿10由上下两部分通过横向销轴连接组成,上下部分能够绕销轴转动,且销轴垂向投影与所述滑道13的延本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种可变方向角粗粒土成样底盘装置,其特征是,包括平台,所述平台上表面中心安装有试样测试底盘,平台内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道,平台侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口;平台底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿,平台底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿;伸缩支腿活动安装在滑道中,并能在滑道中移动,所述滑道朝向与其相对应的转向支腿。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变方向角粗粒土成样底盘装置,其特征是,包括平台,所述平台上表面中心安装有试样测试底盘,平台内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道,平台侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口;平台底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿,平台底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿;伸缩支腿活动安装在滑道中,并能在滑道中移动,所述滑道朝向与其相对应的转向支腿。


2.如权利要求1所述的可变方向角粗粒土成样底盘装置,其特征是,所述转向支腿由上下两部分通过横向销轴连接组成,上下部分能够绕销轴转动,且销轴垂向投影与所述滑道的延长线垂直,以保证转向支腿转动方向与滑道方向一致。


3.如权利要求1所述的可变方向角粗粒土成样底盘装置,其特征是,所述伸缩支腿通过液压、气压、螺旋或抽拉方式设置,方便伸缩支腿的拉伸与伸缩。


4.如权利要求1所述的可变方向角粗粒土成样底盘装置,其特征是,所述转向支腿的底部设置有滚动自锁滑轮。


5.如权利要求1所述的可变方向角粗粒土成样底盘装置,其特征是,所述伸缩支腿的底部设置有滚动自锁滑轮。
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【专利技术属性】
技术研发人员:徐卫卫陈生水石北啸傅中志钟启明陈澄昊吉恩跃张意江刘翀
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

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