一種大尺寸土樣真三軸滲流特性與強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木、水利工程領(lǐng)域，具體涉及一種大尺寸土樣真三軸滲流特性與強(qiáng)度試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大型土木和水利工程的建設(shè)，工程體受力影響范圍逐漸涉及到深厚表土地段，且受力狀態(tài)也越加復(fù)雜，因而工程在修建過(guò)程中的穩(wěn)定性，以及后期地下水位變化引起地基沉降變形和滲流導(dǎo)致土體強(qiáng)度變化等因素都極易引發(fā)工程問(wèn)題。以及夏季降雨導(dǎo)致山區(qū)發(fā)生滑坡和泥石流等自然災(zāi)害，摧毀城鎮(zhèn)、村莊、阻斷交通，造成人民財(cái)產(chǎn)損失和人員喪亡。這些都是設(shè)計(jì)和勘察中沒(méi)有科學(xué)合理估計(jì)和獲取土體的滲流特性和土體強(qiáng)度的變化規(guī)律，而含水率和應(yīng)力狀態(tài)則是影響土體變形和強(qiáng)度的重要因素。
[0003]目前，土體強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)有假三軸和真三軸試驗(yàn)，但是存在以下缺點(diǎn):假三軸試驗(yàn)無(wú)法測(cè)定三向不等壓力下土體的強(qiáng)度，與實(shí)際工程土體受力不否；真三軸試驗(yàn)是采用兩對(duì)柔性側(cè)向加壓水囊施加不等的側(cè)向壓力，容易使土樣產(chǎn)生畸變導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果偏差較大，且由于側(cè)向加壓水囊本身限制(為了盡可能小的影響試驗(yàn)結(jié)果側(cè)向加壓橡膠囊很薄，因而側(cè)向壓力不能太大；當(dāng)橡膠囊較厚時(shí)，引起橡膠囊膨脹的力已不可忽略，會(huì)引入較大誤差。)使得試驗(yàn)應(yīng)力水平較低，無(wú)法進(jìn)行深部土體高應(yīng)力狀態(tài)的變形和強(qiáng)度特性試驗(yàn)，且研宄應(yīng)力狀態(tài)對(duì)土體滲流特性的相關(guān)試驗(yàn)裝置很少，而且試驗(yàn)土樣尺寸都較小，邊界效應(yīng)的影響較大，不能真實(shí)反應(yīng)土體強(qiáng)度和滲流特性。因而開(kāi)發(fā)研制不使土樣發(fā)生畸變且能進(jìn)行較高應(yīng)力水平的大尺寸土樣真三軸滲流特性和強(qiáng)度試驗(yàn)裝置很有必要，可精確測(cè)試深部土體和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下土體的強(qiáng)度和滲流特性，為設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)數(shù)據(jù)，確保工程安全穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種大尺寸土樣真三軸滲流特性與強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，它能有效地解決【背景技術(shù)】中所存在的問(wèn)題。
[0005]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的問(wèn)題，它包含機(jī)架，該機(jī)架由相互平行設(shè)置的試驗(yàn)架底座28，剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23和剛性加壓反力架橫梁22組成，其中，所述的試驗(yàn)架底座28與剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23之間通過(guò)底座立柱27連接固定，所述的剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23與剛性加壓反力架橫梁22之間通過(guò)分別位于其四邊處的四根剛性加壓反力架立柱21連接固定，所述的剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23上設(shè)置有壓力室a ;
所述的壓力室a包含土壓力室y向固定側(cè)板4和與之相鄰的土壓力室X向固定側(cè)板5，所述的土壓力室I向固定側(cè)板4和土壓力室X向固定側(cè)板5分別通過(guò)側(cè)板支撐20固定在剛性加壓反力架立柱21上，所述土壓力室y向固定側(cè)板4相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有y向側(cè)向可縮加壓板3，所述土壓力室X向固定側(cè)板5相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有X向側(cè)向可縮加壓板2，所述壓力室a的上方設(shè)置有頂部加壓板6，其下方設(shè)置有底部透水石7，所述壓力室a上方的一側(cè)設(shè)置有輸水裝置； 所述的I向側(cè)向可縮加壓板3通過(guò)y向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器31與y向加壓驅(qū)動(dòng)底座12相連，所述的加壓驅(qū)動(dòng)底座12固定在剛性加壓反力架立柱21上，所述的X向側(cè)向可縮加壓板2通過(guò)X向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器9與X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34相連，所述X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34固定在剛性加壓反力架立柱21上，所述的頂部加壓板6通過(guò)豎向加壓板驅(qū)動(dòng)器13與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35相連，所述的豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35固定在剛性加壓反力架橫梁22上；所述的I向加壓驅(qū)動(dòng)底座12與y向側(cè)向可縮加壓板3之間安裝有y向變形測(cè)試儀33，該I向變形測(cè)試儀33與y向加壓驅(qū)動(dòng)底座12相連，所述的X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34與X向側(cè)向可縮加壓板2之間安裝有X向變形測(cè)試儀11，該X向變形測(cè)試儀11與X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34相連，所述的頂部加壓板6與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35之間安裝有豎向變形測(cè)試儀14，該豎向變形測(cè)試儀14與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35相連，所述的y向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器31與y向加壓驅(qū)動(dòng)底座12之間連接有y向壓力傳感儀32，所述的X向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器9與x向加壓驅(qū)動(dòng)底座34之間連接有X向壓力傳感儀10，所述的豎向加壓板驅(qū)動(dòng)器13與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35之間連接有豎向壓力傳感儀15 ；
所述的底部透水石7嵌入在剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23中，其底部設(shè)置有一根與之相通的滲流通道24，該滲流通道24的另一端穿出剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23經(jīng)過(guò)出水節(jié)流閥25與滲流監(jiān)測(cè)裝置26相連；
所述的X向壓力傳感儀10，y向壓力傳感儀32，豎向壓力傳感儀15和滲流監(jiān)測(cè)裝置26分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集線29與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30相連。
[0006]所述頂部加壓板6的下底面嵌入安裝有與底部透水石7相對(duì)應(yīng)的頂部透水石8。
[0007]所述的輸水裝置包含安裝在側(cè)板支撐20上頂面的壓力水缸19，該壓力水缸19的一端安裝有與其內(nèi)部相連通的輸水管路16，所述輸水管路16的另一端穿過(guò)頂部加壓板6與頂部透水石8連通，所述的輸水管路16上安裝有輸水節(jié)流閥17和水壓力表18。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
1、能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸土樣(150mmX150mmX 150mm)真三軸試驗(yàn)，減小邊界效應(yīng)影響，使試驗(yàn)結(jié)果更加符合實(shí)際；
2、采用可縮側(cè)向加壓板避免了真三軸三向加壓的相互干擾，克服了原有加壓室土樣角部加壓板相互影響問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了正真的三軸自由無(wú)干擾加壓；
3、能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸土樣的真三軸不同含水率、排水與不排水土樣的變形和強(qiáng)度試驗(yàn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的土體滲流特性試驗(yàn)；
4、能夠?qū)崿F(xiàn)深部土體高應(yīng)力大尺寸土樣真三軸的滲流和變形與強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力水平提高，研宄范圍更加廣泛；
5、能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸土樣的不同側(cè)壓組合和等比例加載試驗(yàn)，能完成復(fù)雜應(yīng)力路徑下的大尺寸土樣試驗(yàn)；
6、能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸土樣固結(jié)后的側(cè)向卸圍壓試驗(yàn)，能很好的研宄基坑開(kāi)挖卸荷導(dǎo)致的土體變形和強(qiáng)度變化問(wèn)題，特別適用于深部土體的卸圍壓試驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0010]圖1是本發(fā)明的豎向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中a-a向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0012]實(shí)施例1
參看圖1-2，它包含機(jī)架，該機(jī)架由相互平行設(shè)置的試驗(yàn)架底座28，剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23和剛性加壓反力架橫梁22組成，其中，所述的試驗(yàn)架底座28與剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23之間通過(guò)底座立柱27連接固定，所述的剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23與剛性加壓反力架橫梁22之間通過(guò)分別位于其四邊處的四根剛性加壓反力架立柱21連接固定，所述的剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23上設(shè)置有壓力室a ；
所述的壓力室a包含土壓力室y向固定側(cè)板4和與之相鄰的土壓力室X向固定側(cè)板5，所述的土壓力室I向固定側(cè)板4和土壓力室X向固定側(cè)板5分別通過(guò)側(cè)板支撐20固定在剛性加壓反力架立柱21上，所述土壓力室y向固定側(cè)板4相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有y向側(cè)向可縮加壓板3，所述土壓力室X向固定側(cè)板5相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有X向側(cè)向可縮加壓板2，所述壓力室a的上方設(shè)置有頂部加壓板6，其下方設(shè)置有底部透水石7，所述壓力室a上方的一側(cè)設(shè)置有輸水裝置；
所述的I向側(cè)向可縮加壓板3通過(guò)J向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器31與J向加壓驅(qū)動(dòng)底座12相連，所述的加壓驅(qū)動(dòng)底座12固定在剛性加壓反力架立柱21上，所述的X向側(cè)向可縮加壓板2通過(guò)X向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器9與X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34相連，所述X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34固定在剛性加壓反力架立柱21上，所述的頂部加壓板6通過(guò)豎向加壓板驅(qū)動(dòng)器13與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35相連，所述的豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35固定在剛性加壓反力架橫梁22上；所述的I向加壓驅(qū)動(dòng)底座12與y向側(cè)向可縮加壓板3之間安裝有y向變形測(cè)試儀33，該I向變形測(cè)試儀33與y向加壓驅(qū)動(dòng)底座12相連，所述的X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34與X向側(cè)向可縮加壓板2之間安裝有X向變形測(cè)試儀11，該X向變形測(cè)試儀11與X向加壓驅(qū)動(dòng)底座34相連，所述的頂部加壓板6與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35之間安裝有豎向變形測(cè)試儀14，該豎向變形測(cè)試儀14與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35相連，所述的y向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器31與y向加壓驅(qū)動(dòng)底座12之間連接有y向壓力傳感儀32，所述的X向水平加壓板驅(qū)動(dòng)器9與x向加壓驅(qū)動(dòng)底座34之間連接有X向壓力傳感儀10，所述的豎向加壓板驅(qū)動(dòng)器13與豎向加壓驅(qū)動(dòng)底座35之間連接有豎向壓力傳感儀15 ；
所述的底部透水石7嵌入在剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23中，其底部設(shè)置有一根與之相通的滲流通道24，該滲流通道24的另一端穿出剛性試驗(yàn)加壓平臺(tái)23經(jīng)過(guò)出水節(jié)流閥25與滲流監(jiān)測(cè)裝置26相連；
所述的X向壓力傳感儀10，y向壓力傳感儀32，豎向壓力傳感儀15和滲流監(jiān)測(cè)裝置26分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集線29與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30相連。
[0013]所述頂部加壓板6的下底面嵌入安裝有與底部透水石7相對(duì)應(yīng)的頂部透水石8。
[0014]所述