详情

原文传递应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置及方法

专利名称：	应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置及方法，包括底座、试样、围压系统、加载系统、渗流系统、变形测量系统；底座包括底板，底板中部设有矩形支座，试样为方柱体且放置在矩形支座上，矩形支座外围设有竖向支撑，竖向支撑靠近试样一侧安装有气囊存储腔；围压系统包括第一气体管道和第二气体管道；加载系统包括设置在试样上方的反力架，反力架下端安装有竖向作动器，竖向动作器末端连接有加载盒；渗流系统包括进水管道和出水管道；变形量测系统包括竖向电子位移计、水平电子位移计。本发明可对试样前后、左右施加不同的侧向压力，且围压环境稳定、精度高，可实现动静应力与渗流耦合作用下岩土体的加载试验。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福建工程学院
发明人：	王启云;赵卫华;蔡雅容;林华明;张丙强;罗才松;项玉龙;魏心星;臧万军;陈军浩;姚志雄
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910204200.1
公开号：	CN109870364A
代理机构：	北京市科名专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	陈朝阳
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	350118 福建省福州市大学新区学园路33号
主权项：	1.一种应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置，其特征在于，包括底座、试样、围压系统、加载系统、渗流系统、变形测量系统；所述底座包括底板，底板中部设有矩形支座，所述试样为方柱体，且放置在矩形支座上，矩形支座外围设有竖向支撑，竖向支撑数量为四个且分别对应矩形支座的各个侧面，竖向支撑靠近试样一侧安装有气囊存储腔，气囊存储腔仅朝向试样一侧开口；矩形支座内部设有储液腔，储液腔底部设有出水口，矩形支座上端面设有与储液腔连通的滴水孔；矩形支座侧面设有下凹槽，试样外套设有上、下端开口的乳胶套，乳胶套下端通过抱箍嵌置在下凹槽内；所述围压系统包括第一气体管道和第二气体管道，第一气体管道依次连通有第一空气压缩机、第一气压控制箱、第一气压阀、第一气囊、第二气囊，第一气囊、第二气囊分别放置在相对两气囊存储腔内；第二气体管道依次连通有第二空气压缩机、第二气压控制箱、第二气压阀、第三气囊、第四气囊，第三气囊、第四气囊分别放置在另外相对两气囊存储腔内；所述加载系统包括设置在试样上方的反力架，反力架下端安装有竖向作动器，竖向动作器末端连接有加载盒，加载盒为矩形钢盒，加载盒上端面设有进水口，加载盒下端面与所述试样上端面接触且均匀分布有若干渗水孔；加载盒侧面设有上凹槽，所述乳胶套上端通过抱箍嵌置在上凹槽内；所述渗流系统包括进水管道和出水管道，进水管道依次连通有进水箱、进水口流量控制阀、进水口流量计、进水口水压计，且进水管道末端与所述进水口连接；出水管道一端与所述出水口连通，且另一端依次连通有出水口水压计、出水口流量计、出水口流量控制阀、出水箱；所述变形量测系统包括竖向电子位移计、水平电子位移计，竖向电子位移计安装在加载盒上，水平电子位移计数量为四个，且分别设置于第一气囊、第二气囊、第三气囊、第四气囊内。 2.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置，其特征在于，所述渗流系统还包括上透水石、下透水石，上透水石设置在试样和加载盒间，下透水石设置在试样和矩形支座间。 3.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置，其特征在于，所述第一气囊、第二气囊、第三气囊、第四气囊均为高弹性材料。 4.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置，其特征在于，所述水平电子位移计外套设有定位套管，定位套管通过法兰盘、螺栓与所述气囊存储腔连接。 5.一种利用如权利要求1所述的试验装置获取天然含水率状态下岩土体变形特性的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、先将乳胶套套装在矩形支座上，通过抱箍固定，在矩形支座上端面依次放置下透水石、透水布，在乳胶套外侧套装矩形钢模，按照《土工试验规程SL237-1999》要求，在底座上分层制备试样，在试样上端面放置上透水石，拆除矩形钢模； S2、安装气囊存储腔，在气囊存储腔内固定气囊，使气囊充气后能与试样保持紧密接触； S3、在试样上方的反力架上安装作动器，在作动器下端安装加载盒，调整反力架高度，使加载盒的下端与上透水石紧密接触； S4、开启围压系统，控制气囊压力，对试样四周同步施加围压，若前后侧与左右侧围压不一致时，则对试样围压较大侧的气囊继续加压； S5、开启作动器，通过加载盒、上透水石对试样施加轴向静力荷载或动力荷载，并通过变形测量系统观测试样变形情况，测得试样竖向位移和侧向位移，根据试验数据得到试样的变形特性。 6.一种利用如权利要求1所述的试验装置获取渗流条件下岩土体变形特性的方法，其特征在于，包括以下步骤： A、先将乳胶套套装在矩形支座上，通过抱箍固定，在矩形支座上端面依次放置下透水石、透水布，在乳胶套外侧套装矩形钢模，按照《土工试验规程SL237-1999》要求，在底座上分层制备试样，在试样上端面放置上透水石，拆除矩形钢模； B、安装气囊存储腔，在气囊存储腔内固定气囊，使气囊充气后能与试样保持紧密接触； C、在试样上方的反力架上安装作动器，在作动器下端安装加载盒，调整反力架高度，使加载盒的下端与上透水石紧密接触； D、开启围压系统，控制气囊压力，对试样四周同步施加围压，若前后侧与左右侧围压不一致时，则对试样围压较大侧的气囊继续加压； E、开启渗流系统，保持渗流水压在试样过程中为常水头； F、开启作动器，通过加载盒、上透水石对试样施加轴向静力荷载或动力荷载，并通过变形测量系统观测试样变形情况，同时通过渗流系统观测进水口水压、出水口水压、进水口流量、出水口流量，根据试验数据得到设定渗流条件下试样的变形特性。
所属类别：	发明专利