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原文传递一种水热力耦合作用下土体直剪试验装置及使用方法

专利名称：	一种水热力耦合作用下土体直剪试验装置及使用方法
摘要：	本发明涉及一种水热力耦合作用下土体直剪试验装置及使用方法，该装置包括模型箱、直剪仪、供水系统、温度控制系统及数据采集系统；所述直剪仪包括位移控制器、传力杆、推力座、剪切盒、传压板及量力环；所述传力杆、推力座、剪切盒、传压板、量力环均设置在所述模型箱内；供水系统用于对试样进行干湿循环，温度控制系统用于控制试样的温度，直剪仪用于对试样进行剪切试验，数据采集系统用于试样的含水率和温度采集；该使用方法操作简单、调节简便、易于控制；本发明解决了现有装置无法满足测试土体在水热力耦合作用下抗剪强度的缺陷，实现了在水热力耦合作用下，测量土体的抗剪强度，测量结果更加准确，为土体的水热力耦合研究提供基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
发明人：	郭万里;韩迅;朱洵;朱锐;张欢;陈正;吴二鲁;蔡正银;黄英豪;武颖利;陈鸽;关云飞;张晨;曹永勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910400439.6
公开号：	CN110068512A
代理机构：	北京润川律师事务所
代理人：	张超;周亮
分类号：	G01N3/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210015 江苏省南京市鼓楼区广州路223号
主权项：	1.一种水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，包括模型箱(4)、直剪仪、供水系统、温度控制系统及数据采集系统；所述直剪仪包括位移控制器(1)、传力杆(2)、推力座(7)、剪切盒(10)、传压板(11)及量力环(13)；所述传力杆(2)、推力座(7)、剪切盒(10)、传压板(11)、量力环(13)均设置在所述模型箱(4)内。 2.根据权利要求1所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述传力杆(2)一端连接所述位移控制器(1)，另一端连接所述推力座(7)；所述剪切盒(10)位于所述推力座(7)上；所述量力环(13)与剪切盒(10)连接。 3.根据权利要求1所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述剪切盒(10)包括上剪切盒(101)和下剪切盒(102)，所述上剪切盒(101)与所述下剪切盒(102)之间通过固定销(9)连接固定；所述上剪切盒(101)连接有应力块(23)，所述应力块(23)在位于与上剪切盒(101)连接的相反方向连接有钢珠(22)，所述钢珠(22)与所述量力环(13)接触。 4.根据权利要求1-3任一项所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述推力座(7)底部设置有若干个滚珠(8)，用于使推力座(7)在模型箱(4)内移动。 5.根据权利要求1-3任一项所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述剪切盒(10)底部四周设置有凸起，所述推力座(7)上设置有内限位块(24)和外限位块(25)，所述内限位块(24)和外限位块(25)用于固定所述凸起，进而固定所述剪切盒(10)；所述推力座(7)上设置有凹形通道，所述剪切盒(10)底部设有呈十字形排列的若干小圆孔，用于形成向剪切盒(10)内进排水的通道。 6.根据权利要求1-3任一项所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述供水系统包括水阀、排水管(21)及水箱(19)；所述排水管(21)与所述水箱(19)连接，所述排水管(21)穿过所述模型箱(4)和推力座(7)。 7.根据权利要求6所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述水阀包括进水阀(201)和排水阀(202)，所述进水阀(201)设置在与所述水箱(19)相邻的排水管(21)上，所述排水阀(202)设置在低于剪切盒(10)底部的排水管(21)上。 8.根据权利要求1-3任一项所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括冷气传输软管(3)、制热板(5)及制冷装置(6)；所述制热板(5)设置在所述模型箱(4)的内侧壁上，所述制冷装置(6)与所述模型箱(4)之间通过冷气传输软管(3)连接。 9.根据权利要求1-3任一项所述的水热力耦合作用下土体直剪试验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括含水率传感器(15)、含水率信息采集单元(14)、温度信息采集单元(18)及温度传感器(17)；所述含水率传感器(15)与含水率信息采集单元(14)连接，所述温度传感器(17)与温度信息采集单元(18)连接。 10.根据权利要求1-9任一项所述水热力耦合作用下土体直剪试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤： 101、根据工程需要，按干密度和含水率需要制备4个用于四种不同竖向压力下剪切试验的试样(16)； 102、步骤101后，在下剪切盒(102)内依次放置下透水石(122)、试样(16)、上透水石(121)，然后对准上剪切盒(101)和下剪切盒(102)，最后插入固定销(9)将其固定； 103、步骤102后，通过位移控制器(1)，使上剪切盒(101)前端应力块(23)连接的钢珠(22)刚好与量力环(13)接触，将砝码放到传压板(11)上； 104、步骤103后，待试样(16)固结至稳定状态，通过温度控制系统对试样(16)进行制冷、制热处理，即通过制冷装置(6)对试样(16)进行制冷，或通过制热板(5)对试样(16)进行制热，实现冻融循环； 105、步骤104后，通过供水系统向剪切盒(10)内供水、排水，即通过打开进水阀(201)，关闭排水阀(202)，向剪切盒(10)里供水，浸泡试样(16)，达到“湿”的状态；关闭进水阀(201)，打开排水阀(202)，将剪切盒(10)里的水排出，模拟土样自然干燥状态； 106、重复步骤104和105； 107、步骤106后，通过含水率传感器(15)信息采集单元和温度信息采集单元(18)进行数据采集，全程记录试验过程中试样(16)的水分和温度变化； 108、当试样(16)含水率变为初始状态含水率时，拔除固定销(9)，进行剪切试验，测定试样(16)的抗剪强度。
所属类别：	发明专利