一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法，涉及土石混合体物理力学特性的测试技术领域。本发明专利技术包括中压三轴仪和电阻率测试系统，中压三轴仪由压力室、压力试验机、压力体变柜、数据采集系统组成；压力室包括顶帽、上电极、有机玻璃外罩、下电极、下压座、压力室导轴和压力室底座；压力室导轴上端设置有轴压传感器，有机玻璃外罩位于压力室导轴底端的外侧；压力室导轴下端设置有顶帽，顶帽上安装有上电极，上电极的内部设置有一个九十度度折弯孔。本发明专利技术通过一系列的改进，使得装置在使用时能够通过两种测试方法来同步测量湿化变形和电阻率，并确定电阻率与湿化变形之间的定性定量关系。化变形之间的定性定量关系。化变形之间的定性定量关系。

【技术实现步骤摘要】
一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法


[0001]本专利技术属于土石混合体物理力学特性的测试
，特别是涉及一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法。

技术介绍

[0002]近十几年来，随着我国基建基础设施的大量建设，土石混合体这一分布广、成本低的土建材料被广泛运用于边坡、土石坝、路基、机场填筑等工程，在蓄水和降雨后，易产生湿化变形；所谓湿化变形，是指处于一定应力状态下的土石混合体，遇水后，土石颗粒被软化，在自重作用下，土颗粒重新调整相互之间的位置，粗颗粒发生破碎，改变了土体原有结构，从而产生变形的一种现象；湿化变形易造成土石坝裂缝、路面沉降、滑坡等病害，严重危及工程安全，是土石填筑工程中无法避免的问题；
[0003]目前，常用全站仪测量变形，实际使用中费时费力，只能反映一段时间内的总体变形情况，不能做到实时快速准确的监测变形，并无法区分哪一阶段的变形属于湿化变形1；
[0004]电阻率作为土石混合体固有特性，是表征其电性最主要的参数之一，具有简单易测、敏感度高的特点，能够较好的反映土石混合料整体结构特征；电阻率测试技术能够通过表面导电性来跟踪土壤内在应力和破坏过程中的力学变化，可以以最小侵入的方式提供地下时空变化信息；电阻率测试技术在砂土液化评价、地基压实质量评价、探测堤坝隐患等领域得到了成功的应用；因此，为了成功运用电阻率测试技术检测湿化变形，首先需要通过室内试验确定电阻率与湿化变形之间的定性定量关系；所以，有必要研发一种能够同步测试湿化变形与电阻率的装置，并且提供其测试方法；

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术为一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，包括中压三轴仪和电阻率测试系统，所述中压三轴仪由压力室、压力试验机、压力体变柜、数据采集系统组成；
[0008]所述压力试验机的作用是在试验过程中施加围压和轴向荷载；
[0009]所述压力体变柜的作用是测量试验过程中的体积变形；
[0010]所述数据采集系统的作用是采集并记录试验过程中的各项数据；
[0011]所述压力室包括有机玻璃外罩和压力室导轴；
[0012]所述压力室导轴上端设置有轴压传感器，所述有机玻璃外罩位于压力室导轴底端的外侧。
[0013]进一步地，所述压力室还包括顶帽、上电极、下电极、下压座和压力室底座；
[0014]所述压力室导轴下端设置有顶帽，所述顶帽上安装有上电极，所述上电极的内部设置有一个九十度度折弯孔，所述顶帽上预设有两个直孔；
[0015]所述下压座底部设置有压力室底座，所述下压座的顶端安装有下电极，所述下压座内设有两个直孔，所述下电极的内部设有一个九十度折弯孔；所述压力室底座的内部设有四个九十度折弯孔。
[0016]进一步地，所述下压座的内侧设置有排水管和进水管，且所述进水管位于排水管的底端。
[0017]进一步地，所述中压三轴仪的型号为SY250
‑
2.5。
[0018]进一步地，所述电阻率测试系统由上电极、下电极、上导线、二极法信号转换器、下导线、电阻率数据采集系统组成；
[0019]所述顶帽上安装有上电极，所述下电极与下压座为固定接触，所述上导线设置在上电极的内侧，所述下导线设置在下电极的内侧，所述二极法信号转换器与电阻率数据采集系统连接，所述二极法信号转换器与压力室固定。
[0020]进一步地，所述二极法信号转换器为采用单臂电桥桥路的二电极直流电法测试仪。
[0021]一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试方法，用于如上任意一项，所述测试方法为双线法或者单线法其中一种。
[0022]进一步地，所述双线法，步骤如下：
[0023]S1、试样安装：将试样放置于下压座之上，将2层0.5mm厚的橡胶模套于试样表面，然后将顶帽放置于试样顶部，用两个金属卡箍将橡胶模紧固在试样帽和下压座表面，之后安装压力室外罩，使压力室导轴下端与顶帽向接触充分；
[0024]S2、利用水泵，通过压力室顶部排气孔往压力室内注入无气水，使无气水充满整个压力室为止，然后关闭进水孔；
[0025]S3、先对试样施加30kPa的围压，待孔压稳定后，测计读数；然后打开反压加载阀门，同时施加围压和反压；
[0026]S4、通过电脑软件控制围压体积控制器施加围压，进行各向等压固结，控制电阻率采集软件同步测记固结过程中的电阻率，当固结稳定后，停止电阻率测试；
[0027]S5、固结完成后，将压力室导轴下端与试样帽充分接触、压力室导轴上端与横梁接触充分，然后以恒定的变形速率剪切试样，当轴向应变达到15％时，试验结束，停止围压和轴压加载；从轴压施加开始到结束，同时记录变形和电阻率；
[0028]S6、取一个新的试样，然后依次重复S1、S2、S4、S5的步骤，至此，用双线法同步测量湿化变形和电阻率结束；
[0029]S7、同一偏应力状态下，干样、饱和样的变形差值Δε即为湿化变形，与之向对应的电阻率差值即为湿化变形过程中电阻率的变化值Δρ。
[0030]进一步地，所述单线法，步骤如下：
[0031]A1、取一个新的试样，重复S1、S2、S3、S4、S5的步骤，得到饱和态试样的峰值偏应力(σ1‑
σ3)
f
；
[0032]A2、取一个新的试样，重复S1、S2、S4的步骤；
[0033]A3、采用应力控制的方式进行三轴排水剪切试验，并同步侧记变形和电阻率，当达到设计的偏应力后，记录此时的时间，然后保持偏应力不变，测计停机变形阶段的电阻率；偏应力可按如下公式计算；
[0034](σ1‑
σ3)＝S
L
×
(σ1‑
σ3)
f
[0035]A4、停机变形稳定后，采用水头饱和法对试样进行饱和；
[0036]A5、打开位于试样底座的孔压排水阀门，以恒定变形速率继续剪切试样，当轴向应变达到15％时结束，然后结束变形与电阻率的测量，至此，单线法同步测量湿化变形和电阻率结束；
[0037]A6、某一应力水平下，饱和过程中产生的变形即为湿化变形Δε，与之相对应的电阻率差值即为湿化变形导致的电阻率变化值Δρ。
[0038]本专利技术具有以下有益效果：
[0039]本专利技术通过一系列的改进，使得装置在使用时能够通过两种测试方法，来同步测量湿化变形和电阻率，并确定电阻率与湿化变形之间的定性定量关系。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于：包括中压三轴仪和电阻率测试系统，所述中压三轴仪由压力室、压力试验机、压力体变柜、数据采集系统组成；所述压力试验机的作用是在试验过程中施加围压和轴向荷载；所述压力体变柜的作用是测量试验过程中的体积变形；所述数据采集系统的作用是采集并记录试验过程中的各项数据；所述压力室包括有机玻璃外罩(6)和压力室导轴(11)；所述压力室导轴(11)上端设置有轴压传感器(10)，所述有机玻璃外罩(6)位于压力室导轴(11)底端的外侧。2.根据权利要求1所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于，所述压力室还包括顶帽(1)、上电极(2)、下电极(7)、下压座(8)和压力室底座(16)；所述压力室导轴(11)下端设置有顶帽(1)，所述顶帽(1)上安装有上电极(2)，所述上电极(2)的内部设置有一个九十度度折弯孔，所述顶帽(1)上预设有两个直孔；所述下压座(8)底部设置有压力室底座(16)，所述下压座(8)的顶端安装有下电极(7)，所述下压座(8)内设有两个直孔，所述下电极(7)的内部设有一个九十度折弯孔；所述压力室底座(16)的内部设有四个九十度折弯孔。3.根据权利要求2所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于，所述下压座(8)的内侧设置有排水管(5)和进水管(9)，且所述进水管(9)位于排水管(5)的底端。4.根据权利要求1所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于，所述中压三轴仪的型号为SY250
‑
2.5。5.根据权利要求2所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于，所述电阻率测试系统由上电极(2)、下电极(7)、上导线(13)、二极法信号转换器(14)、下导线(15)、电阻率数据采集系统(18)组成；所述顶帽(1)上安装有上电极(2)，所述下电极7与下压座8为固定接触，所述上导线(13)设置在上电极(2)的内侧，所述下导线(15)设置在下电极(7)的内侧，所述二极法信号转换器(14)与电阻率数据采集系统(18)连接，所述二极法信号转换器(14)与压力室固定。6.根据权利要求5所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于，所述二极法信号转换器(14)为采用单臂电桥桥路的二电极直流电法测试仪。7.一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试方法，用于权利要求1
‑
6任意一项的所述一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置，其特征在于，步骤如下：所述测试方...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪魁，刘刚，赵明阶，陈松林，荣耀，张欣，夏正婷，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：