本发明专利技术公开了基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，包括保温腔，用于放置岩土试样；保温腔内设置多个凹槽，每个凹槽内均安装有温度传感器和水分盐分传感器；保温腔的底部设置在底座上；保温腔的左右两侧设置有剪切盒；剪切盒相对于岩土试样的外侧分别设置有第一钢板和第二钢板；岩土试样的顶端设置有储水器；储水器的顶部与恒温水箱连接，储水器的底端与杠杆连接。本发明专利技术基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置可以模拟浸水或压力下岩土试样不同位置的水分盐分变化，得到岩土试样在湿热力耦合作用下水分盐分迁移规律，同时可以在不扰动岩土试样的条件下，进行土体直剪试验，测量得到岩土强度。测量得到岩土强度。测量得到岩土强度。
【技术实现步骤摘要】
基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置
[0001]本专利技术属于岩土工程
，涉及基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置。
技术介绍
[0002]水分的迁移变化会影响土体的强度及变形，导致非饱和土体性状发生改变，同时土壤所含的可溶性盐分达一定数量后，会直接影响植被的发芽和正常生长，从而影响植被对边坡的防护效果。对土体内部水分及盐分的变化过程进行研究，分析水分的迁移过程以及土壤的盐渍状况和盐分动态，能更合理地解释土体遇水后自身性状改变的主要原因，据此拟订土体排水及改良盐碱土的措施。同时温度对水分、盐分迁移过程有重要影响，因此揭示湿热力耦合作用下水分及盐分导致的边坡破坏机理，对防治或预报滑坡地质灾害具有重要的现实意义。
[0003]实际的岩土体工程开挖环境都是水分、温度、荷载等多因素耦合作用的环境，而现有的对土体耦合因素的研究主要是开展单一因素的室内试验，不能真实反映岩土体赋存环境下的动态力学特性，现有研究基本没有系统开展湿、热、力耦合作用下的岩土强度和水盐迁移的室内试验研究，也没有研发相关试验装置。
[0004]另外，目前对土体的温度控制主要是单边控制，即在土体的一端用“电阻丝加热”和“水浴加热”等方法来控制温度。“电阻丝加热”方法加热不均，且温度不易控制，用“水浴”法加热，虽然解决了加热不均的问题，但加热水槽中的水分易蒸发，且水的温度会逐渐降低，需经常向水槽中注水，热量易损失且过程较麻烦。
[0005]并且，目前现有的岩土试样的直剪仪，采用的环刀试样体型过小，无法直接利用该试样进行入渗试验，并且需要将试样放进直接剪切仪的样品室内，扰动了原试样，通常采用4个试样，分别在不同的法向应力下施加水平剪力，测试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数。
[0006]因此，需要一种能够模拟湿
‑
热
‑
力耦合作用的试验装置，能够测量岩土强度和不同位置处的水盐变化，获得岩土试样在湿热力耦合作用下岩土强度和水盐迁移规律，对于岩土（尤其是盐渍土）的工程应用具有重大意义。
技术实现思路
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，该装置可以模拟浸水或压力下岩土试样不同位置的水分盐分变化，得到岩土试样在湿热力耦合作用下水分盐分迁移规律，同时可以在不扰动岩土试样的条件下，进行土体直剪试验，测量得到岩土强度，解决了现有技术中存在的没有湿、热、力耦合作用下的岩土强度和水盐迁移的室内试验装置的问题。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，包括保温腔，用于放置岩土试样；保温腔内设置多个凹槽，每个凹槽内均安装有温度传感器
和水分盐分传感器；保温腔的底部设置在底座上；保温腔的左右两侧设置有剪切盒；剪切盒相对于岩土试样的外侧分别设置有第一钢板和第二钢板；岩土试样的顶端设置有储水器；储水器的顶部与恒温水箱连接，储水器的底端与杠杆连接。
[0009]进一步地，保温腔为上下开口的圆柱形腔室；在保温腔内侧的前、后、左、右方位，沿岩土试样轴向方向各设置有一列凹槽；每列凹槽均相同设置，每列凹槽均沿岩土试样轴向方向均匀设置5个凹槽，每个凹槽内均安装有温度传感器和水分盐分传感器。
[0010]进一步地，剪切盒包括第一剪切盒和第二剪切盒；第一剪切盒包括第一下盒和第一上盒；第二剪切盒包括第二下盒和第二上盒；第一剪切盒和第二剪切盒均为外部直板、内部半圆柱形凹槽的形状，半圆柱形凹槽的内径与岩土试样的外径相同；第一下盒和第二下盒的顶端分别设置有一个折边，每个折边相对于岩土试样向外侧伸展；两个折边的顶端分别设置有第一上盒和第二上盒；第一下盒和第一上盒，或第二下盒和第二上盒的接触面光滑，可相对位移；第一上盒外侧中心处固定设置有承载板，承载板内埋置有压力传感器；第二上盒外侧下端设置有位移计。
[0011]进一步地，第一剪切盒、第二剪切盒、第一钢板和第二钢板的底端中心位置均设置有一个钢球；第一剪切盒、第二剪切盒、第一钢板和第二钢板的前后两端各设置有一个贯通螺纹孔；第一钢板上部靠近保温腔的内侧与承载板对应的位置设置有千斤顶；第二剪切盒和第二钢板之间固定设置有连接钢板。
[0012]进一步地，储水器包括中心对接的储水腔和通水层；储水腔超出通水层的截面部分的前、后、左、右四个位置各设置一个圆环；每个圆环的下端均设置有一个储水器定滑轮；通水层沿储水器轴向方向设置有多个与储水腔相连通的毛细通道；毛细通道相对于储水器轴向方向具有一定倾斜角度；储水腔的顶部设置有出水口，出水口与储水腔内部相连通，出水口通过导水软管与给水流量计连接，给水流量计通过导水软管与电磁阀连接，电磁阀通过导水软管与恒温水箱连接。
[0013]更进一步地，毛细通道相对于储水器轴向方向具有一定倾斜角度，倾斜角度包括0
°
、10
°
、20
°
、30
°
中的任一种。
[0014]进一步地，底座的四角各设置有一个螺纹筒，每个螺纹筒通过螺纹钢钉旋入将底座与地面固定；底座在保温腔底部的左右两侧分别设置有第一滑槽和第二滑槽；第一滑槽内设置两个限位槽，第二滑槽内设置一个限位槽。
[0015]更进一步地，在各限位槽与第一滑槽或第二滑槽的垂直方向，第一剪切盒、第二剪切盒、第一钢板上设置的各贯通螺纹孔在底座上的投影处设置有螺纹孔。
[0016]进一步地，杠杆包括支架，支架上架设有硬杆，硬杆施力端和受力端的两端分别设有圆环，施力端圆环通过垂直于地面的钢丝绳连接有砝码，受力端圆环在地面投影处位置设置有地面定滑轮，一端连接于受力端圆环的四根钢丝绳通过地面定滑轮分别与储水腔上设置的四个储水器定滑轮连接。
[0017]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置模拟温度或浸水或压力下岩土试样不同位置的水分盐分变化，得到岩土试样在湿热力耦合作用下水分盐分迁移规律，具体通过设置在岩土试样本体周围的保温腔，实现岩土试样整体控温，可有效模拟自然温变环境，温湿度控制器控制保温层和恒温水箱的温度一致，保持入渗到岩土试样本体
的水源温度同岩土试样本体温度同步，可显著降低补水时对岩土试样本体内部温度场的扰动；（2）本专利技术通过温湿度控制器控制补水系统的电磁阀，电磁阀控制给水流量计，控制补水量及补水速率，以模拟自然不同降雨强度工况，通过设置岩土试样本体上表面的储水器，使得岩土试样本体上表面的补水更均匀，同时通水孔道与竖直方向具有一定的倾斜，以模拟不同风力条件下的降雨，倾斜角度越大，表示风力越大；（3）本专利技术利用压力系统的杠杆，通过小砝码实现大重量模拟；利用定滑轮改变力的方向，在试样顶面施加实验所需压力，解决了实验时大重量难以满足或费力费经济的问题；（4）本专利技术拆除保温层后，通过钢球将剪切盒移至凹槽中，使得剪切盒紧贴试样侧面，通过螺栓固定剪切盒下盒不动，利用压力系统直接对试样顶面施加不同大小的法向应力，然后利用千斤顶推动剪切盒上盒，记录本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，其特征在于，包括保温腔（2），用于放置岩土试样（1）；所述保温腔（2）内设置多个凹槽（2
‑
1），每个所述凹槽（2
‑
1）内均安装有温度传感器（3
‑
1）和水分盐分传感器（3
‑
2）；所述保温腔（2）的底部设置在底座（4）上；所述保温腔（2）的左右两侧设置有剪切盒（5）；所述剪切盒（5）相对于岩土试样（1）的外侧分别设置有第一钢板（6
‑
1）和第二钢板（6
‑
2）；所述岩土试样（1）的顶端设置有储水器（8）；所述储水器（8）的顶部与恒温水箱（10）连接，所述储水器（8）的底端与杠杆（11）连接。2.根据权利要求1所述的基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，其特征在于，所述保温腔（2）为上下开口的圆柱形腔室；在所述保温腔（2）内侧的前、后、左、右方位，沿岩土试样（1）轴向方向各设置有一列凹槽（2
‑
1）；每列凹槽（2
‑
1）均相同设置，每列凹槽（2
‑
1）均沿岩土试样（1）轴向方向均匀设置5个凹槽（2
‑
1），每个凹槽（2
‑
1）内均安装有温度传感器（3
‑
1）和水分盐分传感器（3
‑
2）。3.根据权利要求1所述的基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，其特征在于，所述剪切盒（5）包括第一剪切盒（5
‑
1）和第二剪切盒（5
‑
2）；所述第一剪切盒（5
‑
1）包括第一下盒（5
‑1‑
1）和第一上盒（5
‑1‑
2）；所述第二剪切盒（5
‑
2）包括第二下盒（5
‑2‑
1）和第二上盒（5
‑2‑
2）；所述第一剪切盒（5
‑
1）和第二剪切盒（5
‑
2）均为外部直板、内部半圆柱形凹槽的形状，半圆柱形凹槽的内径与岩土试样（1）的外径相同；所述第一下盒（5
‑1‑
1）和第二下盒（5
‑2‑
1）的顶端分别设置有一个折边（5
‑
3），每个折边（5
‑
3）相对于岩土试样（1）向外侧伸展；两个所述折边（5
‑
3）的顶端分别设置有第一上盒（5
‑1‑
2）和第二上盒（5
‑2‑
2）；第一下盒（5
‑1‑
1）和第一上盒（5
‑1‑
2），或第二下盒（5
‑2‑
1）和第二上盒（5
‑2‑
2）的接触面光滑，可相对位移；所述第一上盒（5
‑1‑
2）外侧中心处固定设置有承载板（5
‑
4），承载板（5
‑
4）内埋置有压力传感器；所述第二上盒（5
‑2‑
2）外侧下端设置有位移计。4.根据权利要求1或3所述的基于湿热力耦合的岩土强度及水盐迁移试验装置，其特征在于，所述第一剪切盒（5
‑
1）、第二剪切盒（5
‑
2）、第一钢板（6
‑
1）和第二钢板（6
‑
2）的底端中心位置均设置有一个钢球（7
‑
1）；所述第一剪切盒（5
‑
1）、第二剪切盒（5
‑
2）、第一钢板（6
‑
1）的前后两端各设置有一个贯通螺纹孔（7
‑
4）；第一钢板（6
‑
1）上部靠近保温腔（2）的内侧与承载板（5
‑
4）对应的位置设置有千斤顶（7
【专利技术属性】
技术研发人员：曾铃，邱健，刘杰，查焕奕，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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