高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪制造技术

一种高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，其特征是包括下压盘（1）、压力室底座（2）、压力室（8）、支柱（10）、上压盘（11）、压力水体积自平衡装置（12）、加载杆（15）、导向密封套（16）和刚性连杆（25）。本发明专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪能在同一台设备上研究堆石料动力特性的缩尺效应，有效解决了不同设备间系统误差将对测试结果的影响。本发明专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪基本消除了因系统刚度不足、密封胶条和机械转动机构间隙等引起的系统变形，实现了高频循环荷载下堆石料试样体积变形动态变化过程的精确测量。

【技术实现步骤摘要】
高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪
本专利技术属于试验装置
，涉及一种高土石坝筑坝堆石料的抗震性能测试设备，具体是一种高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪。特别适用于测量堆石料在地震荷载作用下的动态力学性能，同时还具备进行高土石坝堆石料动力缩尺效应及地震后流变、湿化试验研究功能。
技术介绍
堆石料是构筑高土石坝的主要材料，其在地震作用下的强度变形特性直接影响着高土石坝的地震安全，因此，研制能准确测试堆石料在地震荷载作用下强度变形指标的试验设备显得十分必要。目前国内已研制出少数几台用于测试堆石料动力特性的大型高压试验设备，但存在以下主要问题:(I)不能合理考虑堆石料缩尺效应对其动力强度变性特性影响。随着施工水平及碾压工艺的提高，堆石料的最大粒径已经达到1200mm国内外常用的试验设备允许试验的最大粒径通常仅为60_，需对其进行缩尺处理，目前通常采用不同的试验设备来测试研究缩尺效应，不同设备间系统误差将对影响测试结果的准确性。(2)很难兼顾高应力与低应力状态下堆石料强度变形特性的测控精度。高土石坝震害调查表明，地震常导致其坝顶和坝体表面浅层等低应力状态部位发生破坏，因此，研究低应力状态下堆石料的强度变形特性显得尤为重要，而现有仪器为追求高土石坝堆石料高应力状态试验要求，压力传感器量程都较大，导致低应力状态(围压<50kPa)下的测试精度较差，一般仅能进行围压> 150kPa试样的试验。(3)变形量测试结果误差较大。现有仪器设备所量测到的堆石料试样变形包含因系统刚度不足、密封胶条和机械转动机构间隙等引起的较大系统变形。(4)不能进行堆石料在经受地震荷载作用后的流变和湿化变形特性。高土石坝经受强震后，堆石料将发生颗粒破碎和结构重组，宏观上变现为坝体产生明显变形，防渗系统出现损伤或破坏，库水进入堆石体，导致其产生流变和湿化变形。因此，研究堆石料经受地震荷载作用后的流变和湿化变形特性很有必要，而现有仪器没有这一功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，以克服上述缺陷。本专利技术的技术方案是:一种高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，下压盘1、压力室底座2、压力室8、试样9、支柱10、上压盘11、加载杆15、导向密封套16、压力室上部密封圈17,所述下压盘I设置在压力室底座2上，试样9置于上压盘11和下压盘I之间，支柱10 —端通过上顶盘连接压力室8上部，另一端连接下底盘2，上压盘11与加载杆15连接，加载杆15与压力室8之间设有导向密封套16。所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括通过更换不同尺寸的底盘，能在同一台设备上研究堆石料动力特性的缩尺效应，有效解决了不同设备间系统误差将对测试结果的影响。根据试验要求选择不同尺寸的下压盘1，下压盘I为直径为<P 200mm的下压盘101或直径为Φ 300mm的下压盘102，下压盘I设置在压力室底座2上，下压盘I与压力室底座2之间设有转换盘密封圈4，通过下压盘固定螺钉7与压力室底座2连接。压力室底座2内设有径向设置的连通下压盘I内部试样下排水口 3与上排水口 6，压力室底座2与压力室8通过压力室底座固定螺钉5连接。所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括围压动态平衡装置，围压动态平衡装置包括压力水体积自平衡装置12、压力自动调节阀13、轴向负荷传感器14和围压传感器19，所述压力水体积自平衡装置12设置在压力室8内，压力水体积自平衡装置12与压力自动调节阀13连接，轴向负荷传感器14设置在加载杆15上，围压传感器19与压力室底座2的围压加压口 5连接。所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括动体变测量装置，动体变测量装置包括内体变测量缸20、内体变磁致液位移传感器21和体变测量连接管22，所述内体变测量缸20与内体变磁致液位移传感器21连接，内体变磁致液位移传感器21通过体变测量连接管22与压力室底座2的试样下排水口 3及上排水口 6连接。所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括试样内部轴向变形测量装置，试样内部轴向变形测量装置包括轴向动态活塞杆23、轴向变形传感器24、轴向变形测量刚性连杆25和液压升降锁紧油缸26，所述轴向动态活塞杆23与试样9通过加载杆15连接，轴向变形测量刚性连杆25 —端与压力室底座2连接，另一端连接轴向变形传感器24，液压升降锁紧油缸26设置在压力室底座2下方。所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括流变系统，流变系统包括串联液压缸61、伺服电机62、同步带传动轮63、滚珠丝杠64、电机65、自封式吸油滤油器66、定量液压泵67、手动溢流阀68、单向阀69、高压滤油器610、压力表611、伺服阀612、第一截止阀613、第二截止阀614和液压缸615，所述液压缸615分别通过第一截止阀613和第二截止阀614连接伺服阀612，伺服阀612依次通过高压滤油器610和压力表611连接手动溢流阀68和单向阀69，单向阀69连接电机65和定量液压泵67，定量液压泵67连接自封式吸油滤油器66，伺服电机62通过同步带传动轮63连接滚珠丝杠64，滚珠丝杠64通过串联液压缸61连接液压缸615。所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括外体变测量装置，外体变测量装置包括标定压力表27、围压加压水缸28、外体变传感器29、围压作动器31和压力连接管32，所述外体变传感器29设置在围压加压水缸28下方，标定压力表27设置在围压加压水缸28上，围压加压水缸28通过压力连接管32与压力室8相连通。本专利技术的有益效果是:本专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪具有以下优点:本专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪能在同一台设备上研究堆石料动力特性的缩尺效应，有效解决了不同设备间系统误差将对测试结果的影响。本专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪应力变化范围宽，能进行围压0.05-4.0MPa堆石料试样的动力特性试验。本专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪基本消除了因系统刚度不足、密封胶条和机械转动机构间隙等引起的系统变形，实现了高频循环荷载下堆石料试样体积变形动态变化过程的精确测量。本专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪可进行堆石料经受地震荷载作用后的流变和湿化变形特性的试验研究。本专利技术的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪试验数据测试精度和系统测控自动化程度高。【附图说明】图1是本专利技术的200mm试样压盘的剖视结构示意图。图2是本专利技术的300mm试样压盘的剖视结构示意图。图3是本专利技术的压力室底座的剖视结构示意图。图4是本专利技术的压力室底座的俯视结构示意图。图5是本专利技术的围压动态平衡装置的结构示意图。图6是本专利技术的体变测量装置的结构示意图。图7是本专利技术的试样轴向变形测量装置的结构示意图。图8是本专利技术的流变系统原理图。图9是本专利技术的外体变测量装置的结构示意图。图中:1为下压盘、2为压力室底座、3为下孔压测量口、4为转换盘密封圈、5为压力室底座固定螺钉、6为上孔压测量口、7为试样下压盘固定螺钉、8为压力室、9为试样、10为支柱、11为上压盘、12为压力水体积自平衡装置、13为压力自动调节阀、14为轴向负荷传感器、15为加载杆、16为导向密封套、17为上部密封圈、18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，其特征是包括下压盘（1）、压力室底座（2）、压力室（8）、试样（9）、支柱（10）、上压盘（11）、加载杆（15）、导向密封套（16）、压力室上部密封圈（17），所述下压盘（1）设置在压力室底座（2）上，试样（9）置于上压盘（11）和下压盘（1）之间，支柱（10）一端通过上顶盘连接压力室（8）上部，另一端连接下底盘（2），上压盘（11）与加载杆（15）连接，加载杆（15）与压力室（8）之间设有导向密封套（16）。

【技术特征摘要】
1.一种高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，其特征是包括下压盘(I)、压力室底座(2)、压力室(8)、试样(9)、支柱(10)、上压盘(11)、加载杆(15)、导向密封套(16)、压力室上部密封圈(17)，所述下压盘(I)设置在压力室底座(2)上，试样(9)置于上压盘(11)和下压盘(I)之间，支柱(10)—端通过上顶盘连接压力室(8)上部，另一端连接下底盘(2)，上压盘(11)与加载杆(15)连接，加载杆(15)与压力室(8)之间设有导向密封套(16)。2.根据权利要求1所述的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，其特征在于所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括通过更换不同尺寸的底盘，能在同一台设备上研究堆石料动力特性的缩尺效应，有效解决了不同设备间系统误差将对测试结果的影响；下压盘(I)设置在压力室底座(2)上，下压盘(I)与压力室底座(2)之间设有转换盘密封圈(4)，通过下压盘固定螺钉(7)与压力室底座(2)连接。压力室底座(2)内设有径向设置的连通下压盘(I)内部试样下排水口(3)与上排水口(6)，压力室底座(2)与压力室(8)通过压力室底座固定螺钉(5)连接。3.根据权利要求2所述的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，其特征在于所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括围压动态平衡装置，围压动态平衡装置包括压力水体积自平衡装置(12)、压力自动调节阀(13)、轴向负荷传感器(14)和围压传感器(19)，所述压力水体积自平衡装置(12)设置在压力室(8)内，压力水体积自平衡装置(12)与压力自动调节阀(13)连接，轴向负荷传感器(14)设置在加载杆(15)上，围压传感器(19)与压力室底座(2)的通过围压加压口(18)连接。4.根据权利要求2所述的高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，其特征在于所述高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪还包括动体变测量装置，动体变测量装置包括内体变测量缸(20 )、内体变磁致液位移传感器(21)和体变测量连接管(22 )，所述内体变测量缸(20)与内体变磁致液位移传`感器(21)连接，内体变磁致液位移传感器(21)通过体变测量连接管(22)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈生水，张建卫，蔡正银，傅华，韩华强，凌华，米占宽，刘世强，傅中志，
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