本技術(shù)涉及一種試驗(yàn)養(yǎng)護(hù)裝置，具體涉及一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

1、土工袋造價(jià)低廉、操作方便且具有較強(qiáng)的自立性，是一種優(yōu)良的邊坡加固方式。采用土工袋堆筑的邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，在承受邊坡坡體土壓力時(shí)，通過(guò)土工袋-土體界面、土工袋-土工袋界面的摩擦作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡位移抑制，防止邊坡發(fā)生崩塌滑移等形式的破壞發(fā)生，因此不同接觸介質(zhì)下土工袋的界面抗剪強(qiáng)度是邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮的關(guān)鍵因素。

2、近年來(lái)隨著對(duì)土工袋技術(shù)的不斷探索研究，發(fā)現(xiàn)土工袋結(jié)構(gòu)對(duì)減緩溫度傳遞、抑制土體凍脹的作用顯著，因此被應(yīng)用于我國(guó)北方的部分地區(qū)河道溝渠的邊坡防護(hù)工程之中。同時(shí)我國(guó)大部分地區(qū)為季風(fēng)性氣候，夏天往往頻繁出現(xiàn)短時(shí)間強(qiáng)降水現(xiàn)象，此時(shí)土工袋被廣泛應(yīng)用于邊坡、河堤等的加固工程，現(xiàn)有研究表明頻繁的干濕循環(huán)現(xiàn)象會(huì)對(duì)土工袋的加固效能產(chǎn)生影響。當(dāng)前對(duì)于復(fù)雜條件的界面接觸組合體試樣養(yǎng)護(hù)普遍采用上下接觸體分離式養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)完成后再進(jìn)行接合剪切，進(jìn)而對(duì)其界面剪切特性進(jìn)行研究。但該種方法忽視了土體凍脹融縮的影響，同時(shí)對(duì)于膨脹土、黏土等礦物含量較高的土體，采用該種養(yǎng)護(hù)方法忽略了干濕循環(huán)過(guò)程中袋土接觸界面的變化，人為因素對(duì)試樣影響較大，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)存在較大差異。

3、當(dāng)前尚且缺乏可考慮凍脹融縮現(xiàn)象的凍融循環(huán)狀態(tài)下界面接觸組合體的養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)存在的一種養(yǎng)護(hù)-干濕循環(huán)一體機(jī)，其中能夠有效降低人為因素對(duì)常規(guī)土體干濕循環(huán)過(guò)程的影響，雖可通過(guò)分層擊實(shí)的方法對(duì)拉拔組合體進(jìn)行模擬，但其難以對(duì)界面接觸組合體的狀態(tài)進(jìn)行模擬還原，同時(shí)當(dāng)土體為膨脹土等特殊土體時(shí)，由于空間約束，干濕循環(huán)過(guò)程中土體自身的膨脹收縮行為無(wú)法考慮，循環(huán)后土體結(jié)構(gòu)與實(shí)際狀態(tài)存在較大差別。

4、因此，亟需一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，來(lái)解決養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)與試樣土體變形協(xié)調(diào)同步的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，以解決養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)與試樣土體變形協(xié)調(diào)同步的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

3、一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：包括上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)、下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)和界面接觸系統(tǒng)，所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端開(kāi)設(shè)有第一試驗(yàn)腔，所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端開(kāi)設(shè)有第二試驗(yàn)腔，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)可蓋合在下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端，所述第一試驗(yàn)腔與第二試驗(yàn)腔相連通；所述界面接觸系統(tǒng)包括壓力板、磁反力位移器和電源，所述第二試驗(yàn)腔的內(nèi)側(cè)設(shè)有壓力板，所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣的上端設(shè)有磁反力位移器，所述磁反力位移器的上端用于與上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端的邊緣相抵，磁反力位移器、壓力板和電源相互進(jìn)行電連接。

4、為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

5、進(jìn)一步地，所述磁反力位移器包括電磁線圈、鐵芯和金屬位移塊，所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣的上端垂直安裝有數(shù)根鐵芯，所述鐵芯外分別纏繞有電磁線圈，所述鐵芯的上端設(shè)有金屬位移塊，金屬位移塊的上端用于抵觸上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端面，所述電磁線圈與所述壓力板串聯(lián)，電磁線圈與壓力板通過(guò)導(dǎo)線與電源連接。

6、進(jìn)一步地，所述壓力板采用電阻式壓力傳感器。

7、進(jìn)一步地，所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有一圈外展的凸緣，下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣及凸緣的上端共同開(kāi)設(shè)有可供上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端插入的凹槽，所述凹槽的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有密封膠條，所述磁反力位移器設(shè)置在凹槽內(nèi)，且位于密封膠條內(nèi)側(cè)。

8、進(jìn)一步地，所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)有凍融系統(tǒng)，所述凍融系統(tǒng)包括加熱絲和分割塊，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁中開(kāi)設(shè)有空腔，所述空腔內(nèi)的靠外一側(cè)間隔安裝有數(shù)個(gè)分割塊，空腔內(nèi)的靠?jī)?nèi)一側(cè)間隔安裝有數(shù)組加熱絲，每組所述加熱絲位于兩個(gè)分割塊之間，空腔由加熱絲與分割塊形成側(cè)截面呈蛇形的循環(huán)液路，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有與循環(huán)液路連通的循環(huán)口，所述循環(huán)口可供外接設(shè)備進(jìn)行液路循環(huán)。

9、進(jìn)一步地，所述加熱絲與所述循環(huán)液路之間設(shè)有隔溫層，所述隔溫層包裹在加熱絲外側(cè)。

10、進(jìn)一步地，還包括干濕系統(tǒng)，所述干濕系統(tǒng)包括上透水電滲板、下透水電滲板、儲(chǔ)水倉(cāng)和供水層，所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁為下支壁，所述下支壁的底部中開(kāi)設(shè)有儲(chǔ)水倉(cāng)，所述第二試驗(yàn)腔的底端設(shè)為與儲(chǔ)水倉(cāng)連通的供水層，所述供水層的上端安裝有下透水電滲板，下透水電滲板覆蓋在第二試驗(yàn)腔的底部，所述上透水電滲板安裝覆蓋在所述第一試驗(yàn)腔的頂部。

11、進(jìn)一步地，所述下支壁上開(kāi)設(shè)有將儲(chǔ)水倉(cāng)與供水層連通的通孔。

12、進(jìn)一步地，位于所述下透水電滲板下端的下支壁的內(nèi)側(cè)壁上安裝有數(shù)個(gè)用于支撐所述下透水電滲板的限位腳。

13、進(jìn)一步地，還包括土工袋約束框和土工布，所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端邊緣的中間處開(kāi)設(shè)有豎向的土工袋約束槽，所述土工布可鋪設(shè)在所述第一試驗(yàn)腔與第二試驗(yàn)腔之間，所述土工袋約束框用于夾持土工布的邊緣，且土工袋約束框設(shè)有可插入土工袋約束槽的端部；所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端邊緣位于土工袋約束槽的外側(cè)為上支壁，所述上支壁用于與所述磁反力位移器的上端面相抵。

14、本實(shí)用新型的有益效果是：

15、1.本實(shí)用新型所提出可協(xié)調(diào)變形的復(fù)雜環(huán)境界面接觸組合體養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)界面接觸組合體的實(shí)際接觸狀態(tài)進(jìn)行高精度模擬還原，規(guī)避了傳統(tǒng)界面接觸組合體進(jìn)行干濕循環(huán)、凍融循環(huán)試驗(yàn)時(shí)只能進(jìn)行分離式養(yǎng)護(hù)的弊端，極大程度上避免了養(yǎng)護(hù)過(guò)程中對(duì)試樣的擾動(dòng)，保證了試驗(yàn)過(guò)程的科學(xué)可靠及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確程度，有效降低了試驗(yàn)誤差。

16、2.本實(shí)用新型所提出的凍融系統(tǒng)及干濕系統(tǒng)，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)界面接觸組合體凍融、干濕等復(fù)雜狀態(tài)下的工況模擬，相較于其他養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)，該實(shí)用新型可通過(guò)同一結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多種狀態(tài)正交模擬，且在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行頻繁多次運(yùn)移，有效降低了外界環(huán)境條件等因素對(duì)后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的干擾，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的高效精準(zhǔn)獲取。

17、3.本實(shí)用新型所提出的界面接觸系統(tǒng)，可有效實(shí)現(xiàn)界面接觸組合體各部分的緊密接觸，規(guī)避了傳統(tǒng)分離式結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的界面分割現(xiàn)象對(duì)后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，依托壓力板及磁反力位移器結(jié)構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)與試樣土體變形協(xié)調(diào)同步進(jìn)行，創(chuàng)新性的解決了傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)中試樣與結(jié)構(gòu)非協(xié)調(diào)變形問(wèn)題，規(guī)避了因此產(chǎn)生的對(duì)試樣土體接觸界面的結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)也有效避免了后續(xù)界面剪切試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)位搭接現(xiàn)象，保證了養(yǎng)護(hù)過(guò)程的科學(xué)性以及后續(xù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

18、4.本實(shí)用新型所提出的支壁密封系統(tǒng)，可為整體養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)提供足夠的支撐效能，同時(shí)依靠上端自由下端固定的密封膠條，保證試樣土體與養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)搭接部分的密封，規(guī)避了干濕循環(huán)、凍融循環(huán)過(guò)程中水體外泄而造成的試樣土體循環(huán)含水率差異現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步保證了試樣養(yǎng)護(hù)過(guò)程的科學(xué)性及嚴(yán)謹(jǐn)性。

技術(shù)特征：

1.一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：包括上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)、下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)和界面接觸系統(tǒng)（3），所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端開(kāi)設(shè)有第一試驗(yàn)腔，所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端開(kāi)設(shè)有第二試驗(yàn)腔，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)可蓋合在下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端，所述第一試驗(yàn)腔與第二試驗(yàn)腔相連通；所述界面接觸系統(tǒng)（3）包括壓力板（34）、磁反力位移器（35）和電源（37），所述第二試驗(yàn)腔的內(nèi)側(cè)設(shè)有壓力板（34），所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣的上端設(shè)有磁反力位移器（35），所述磁反力位移器（35）的上端用于與上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端的邊緣相抵，磁反力位移器（35）、壓力板（34）和電源（37）相互進(jìn)行電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：所述磁反力位移器（35）包括電磁線圈（351）、鐵芯（352）和金屬位移塊（353），所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣的上端垂直安裝有數(shù)根鐵芯（352），所述鐵芯（352）外分別纏繞有電磁線圈（351），所述鐵芯（352）的上端設(shè)有金屬位移塊（353），金屬位移塊（353）的上端用于抵觸上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端面，所述電磁線圈（351）與所述壓力板（34）串聯(lián)，電磁線圈（351）與壓力板（34）通過(guò)導(dǎo)線（36）與電源（37）連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：所述壓力板（34）采用電阻式壓力傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有一圈外展的凸緣，下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣及凸緣的上端共同開(kāi)設(shè)有可供上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端插入的凹槽，所述凹槽的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有密封膠條（42），所述磁反力位移器（35）設(shè)置在凹槽內(nèi)，且位于密封膠條（42）內(nèi)側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)有凍融系統(tǒng)（2），所述凍融系統(tǒng)（2）包括加熱絲（21）和分割塊，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁中開(kāi)設(shè)有空腔，所述空腔內(nèi)的靠外一側(cè)間隔安裝有數(shù)個(gè)分割塊，空腔內(nèi)的靠?jī)?nèi)一側(cè)間隔安裝有數(shù)組加熱絲（21），每組所述加熱絲（21）位于兩個(gè)分割塊之間，空腔由加熱絲（21）與分割塊形成側(cè)截面呈蛇形的循環(huán)液路（22），上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的頂端設(shè)有與循環(huán)液路（22）連通的循環(huán)口（24），所述循環(huán)口（24）可供外接設(shè)備進(jìn)行液路循環(huán)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：所述加熱絲（21）與所述循環(huán)液路（22）之間設(shè)有隔溫層（23），所述隔溫層（23）包裹在加熱絲（21）外側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：還包括干濕系統(tǒng)（5），所述干濕系統(tǒng)（5）包括上透水電滲板（55）、下透水電滲板（51）、儲(chǔ)水倉(cāng)（53）和供水層（54），所述下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁為下支壁（43），所述下支壁（43）的底部中開(kāi)設(shè)有儲(chǔ)水倉(cāng)（53），所述第二試驗(yàn)腔的底端設(shè)為與儲(chǔ)水倉(cāng)（53）連通的供水層（54），所述供水層（54）的上端安裝有下透水電滲板（51），下透水電滲板（51）覆蓋在第二試驗(yàn)腔的底部，所述上透水電滲板（55）安裝覆蓋在所述第一試驗(yàn)腔的頂部。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：所述下支壁（43）上開(kāi)設(shè)有將儲(chǔ)水倉(cāng)（53）與供水層（54）連通的通孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：位于所述下透水電滲板（51）下端的下支壁（43）的內(nèi)側(cè)壁上安裝有數(shù)個(gè)用于支撐所述下透水電滲板（51）的限位腳（52）。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，其特征在于：還包括土工袋約束框（31）和土工布（32），所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端邊緣的中間處開(kāi)設(shè)有豎向的土工袋約束槽（33），所述土工布（32）可鋪設(shè)在所述第一試驗(yàn)腔與第二試驗(yàn)腔之間，所述土工袋約束框（31）用于夾持土工布（32）的邊緣，且土工袋約束框（31）設(shè)有可插入土工袋約束槽（33）的端部；所述上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端邊緣位于土工袋約束槽（33）的外側(cè)為上支壁（41），所述上支壁（41）用于與所述磁反力位移器（35）的上端面相抵。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種用于土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)的復(fù)合體養(yǎng)護(hù)裝置，包括上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)、下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)和界面接觸系統(tǒng)，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的下端開(kāi)設(shè)有第一試驗(yàn)腔，下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端開(kāi)設(shè)有第二試驗(yàn)腔，上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)可蓋合在下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的上端；界面接觸系統(tǒng)包括壓力板、磁反力位移器和電源，第二試驗(yàn)腔設(shè)有壓力板，下部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)有磁反力位移器，磁反力位移器與上部養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)下端相抵，磁反力位移器、壓力板和電源電連接。本技術(shù)在試樣土體產(chǎn)生膨脹或收縮的狀態(tài)變化時(shí)，利用壓力板根據(jù)壓力變化對(duì)應(yīng)使電流大小發(fā)生改變，以促使磁反力位移器產(chǎn)生與土體膨脹量一致的協(xié)調(diào)變形量，從而使養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)與試樣土體的協(xié)調(diào)同步變形，提高了試驗(yàn)?zāi)M的還原精度。

技術(shù)研發(fā)人員：劉剛,馮雨泉,常偉,朱銳,周峰,黃濤,王采扣,陳波,王海元,陳忠磊,汪煜策,王燕杰,邢瑋,董鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)
技術(shù)研發(fā)日：20240416
技術(shù)公布日：2024/12/26