【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电技术及岩土工程，具体涉及一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法。
技术介绍
1、冰水堆积物是在冰川堆积、重力堆积、水流堆积、风化残积、构造作用等综合堆积作用下形成的松散堆积体，具有典型的二元介质特征，颗粒分布具有明显的不同尺度、不均匀和随机分布特征，工程性质表现为软弱的基质松散材料中存在大颗粒物质，成因、结构及工程地质特征复杂，常见于大型水利水电建设工程中，一旦失稳将对水电站的建设和运行构成不同程度的威胁。抗剪强度参数是冰水堆积体稳定性评价中最基本的力学参数。至今，针对冰水堆积体还没有规范的试验方法与标准来研究其抗剪强度性质。因此，迫切需要对其物理力学特性及工程特性进行深入系统的研究。
2、目前，对冰水堆积体工程力学特性研究的方法、技术也不成熟，室内试验室确定堆积体物理力学参数存在取样扰动、各试样土石混合特征不一致、实验误差大等缺点，造成试验结果离散性较大，规律性不强。更重要的，试验室试块受尺度限制，不能很好的反映堆积体物理力学性质的影响。且以往的常规原位大型剪切试验是针对天然状态土体，不能获得饱和土体的强度参数，导致库岸边坡岩土结构稳定性分析和工程设计中大多采用反演方法求取强度参数，而很少直接运用这些试验参数。基于此，探究冰水堆积体现场饱和力学参数，对揭示蓄水条件下，库岸边坡冰水堆积体失稳破坏机制及稳定性分析具有十分重要的科学意义和实际工程价值。
3、综上，针对松散堆积体的物质组成和结构特征复杂性和特殊性，本专利技术提出了一种实现饱和冰水堆积体抗剪强度力学参数原位直
技术实现思路
1、本专利技术正是为了解决上述问题缺陷，提供种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法。
2、本专利技术采用如下技术方案实现。
3、一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置，其特征在于：
4、包括试样区域7、剪切盒8、水平加载系统、竖向加载系统和机械饱和系统；
5、试样区域7置于剪切盒8之中，水平加载系统和竖向加载系统分别位于剪切盒8一侧和上侧；
6、试样区域7、剪切盒8与机械饱和系统连接。
7、本专利技术所述试样区域7为试样制作区域，试样的四周表面为平整设置；
8、所述剪切盒8设置为底部开口的框式结构，底部框体设置有刃口，利于插入土体；剪切盒8高度高于试样区域7的高度，四周紧贴试样区域7四周；剪切盒8右侧均匀设置有注水孔。
9、本专利技术所述水平加载系统包括：混凝土基座1、钢垫板2、水平千斤顶3、力传感器4、枕木5；
10、混凝土基座1、水平千斤顶3、力传感器4、钢垫板2依序横向接触设置；
11、枕木5与剪切盒8一侧接触连接；
12、水平千斤顶3下方固定设置枕木5，保证其水平。
13、本专利技术混凝土基座1与水平千斤顶3之间还设置有钢垫板2。
14、本专利技术所述水平加载系统还包括水平位移计6；水平位移计6固定设置在剪切盒8的一侧。
15、本专利技术所述竖向加载系统包括：钢垫板2、传力块12、力传感器4、竖向千斤顶18、承压板9、滚轴10；
16、传力块12、钢垫板2、竖向千斤顶18、力传感器4、承压板9、滚轴10、承压板9依序垂向接触设置后，与剪切盒8顶部接触连接。
17、本专利技术传力块12上下两侧放置钢垫板2，用于传递竖向压力；
18、本专利技术所述竖向加载系统还包括竖向位移计11；所述竖向位移计11固定设置在承压板9上。
19、本专利技术所述机械饱和系统包括：依次连通的空心螺纹注水钢钎13、高压软管14、泵体17、水箱15；
20、泵体17上固定连接有机械式加力杆16；
21、泵体17上设置有止回阀20；
22、高压软管14上设置有流量计21和液压表19；
23、机械式加力杆16、泵体17固定在水箱15表面，为一个整体；
24、所述空心螺纹注水钢钎13，长度500mm，直径10mm，前端自带螺纹，杆体均匀分布蜂窝状小孔，后端与高压软管14相连，均匀排布在水平加载系统的另一侧。
25、使用一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置的方法，包括以下步骤：
26、step1：选择合适研究区域，现场制作堆积体试样区域7，其尺寸为长500mm、宽500mm和高500mm，并对其顶部及四周进行平整处理；
27、step2：剪切盒8是由四块厚为20mm的钢板用螺杆连接成一个长500mm、宽500mm和高500mm的立方体盒子，将其套在试样区域7顶部，待剪切盒8放平稳后刮去其下部凸出的部分，边修饰边敲击，使其下落，直至落至试样区域7的预剪位置；
28、step3：将长为500mm、直径为10mm的空心螺纹注水钢钎13从剪切盒8右侧预留的注水孔中插入试样区域7内部，深度不超过试样区域7的2/3，外露部分连接流量计21和高压软管14的一头；
29、step4：高压软管14另一头通过止回阀20与液压表19和泵体17相连，将水箱15注满清水，然后将机械式加力杆16上下摇动，开始加压，进行饱和；
30、step5：当液压表19读数上升较慢时，可停止加压，观察其压力是否下降，若下降较快则可继续加压，若下降较慢，停止加压，观察6h后，压力值下降幅度较小，此时试样区域7能完全饱水；
31、step6：当试样区域7达到饱和后，随即安装水平加载系统和竖向加载系统，按常规直剪试验内容进行操作即可，根据库仑理论确定出试样区域7实际的饱和抗剪强度参数csat和
32、step7：为了检验试验结果，直接剪切试验结束后，从剪切后试样区域7断面的多个部位采取土样测试含水量，以检验试样区域7的饱和程度。
33、本专利技术的有益效果为，
34、1、本专利技术在现有直剪试验原理和设备的基础上，提出了现场饱和装置和方法，将二者结合起来，避免了较大尺寸堆积体试样饱和与取样的不便，克服了先饱和后取样对堆积体试样的扰动，更解决了无法测得冰水堆积体原位饱和抗剪强度参数的问题。
35、2、本专利技术的机械饱和系统，工作稳定性好，操作方便并且节省能源，能够持续提供稳定入渗水流，克服了传统方式饱和不充分的缺点。
36、3、本专利技术可应用于工程现场，可实现对冰水堆积体、中小粒径碎石土、裂隙土、强风化岩体，软岩的直剪测试，尤其可实现对所研究试样的现场本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：所述水平加载系统还包括水平位移计(6)；水平位移计(6)固定设置在剪切盒(8)的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：所述竖向加载系统包括：钢垫板(2)、传力块(12)、力传感器(4)、竖向千斤顶(18)、承压板(9)、滚轴(10)；
7.根据权利要求6所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：传力块(12)上下两侧放置钢垫板(2)，用于传递竖向压力。
8.根据权利要求6
9.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
10.使用权利要求1至9任一所述一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：所述水平加载系统还包括水平位移计(6)；水平位移计(6)固定设置在剪切盒(8)的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种实现冰水堆积体饱和抗剪强度参数的原位直剪装置及方法，其特征在于：所述竖向加载系...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小强，冯业林，陈光明，黄青富，罗军尧，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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