專(zhuān)利名稱(chēng)：一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種土工測(cè)試方法，屬于土木(巖土)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外學(xué)者把地質(zhì)體分為巖體(巖石)和土體(土)，它們分別成為巖石力學(xué)與土力學(xué)各自獨(dú)立的研究對(duì)象，在這種思潮的引導(dǎo)下，膨脹巖與膨脹土的研究是分別進(jìn)行的，但隨著研究的深入，各國(guó)都遇到了大量的“巖不巖、土不土”，“似巖非巖、似土非土”的地質(zhì)體。1993年在雅典召開(kāi)的國(guó)際研討會(huì)上提出了有別于巖石和土的概念“軟巖/硬土”，倡導(dǎo)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究。針對(duì)這種“軟巖/硬土”，不同試驗(yàn)規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)條件下，膨脹性巖土的變形與強(qiáng)度指標(biāo)相差甚大，巖石試驗(yàn)方法獲得的模量相當(dāng)于土工試驗(yàn)結(jié)果的9-30倍。特別是巖土體的長(zhǎng)期蠕變強(qiáng)度及其規(guī)律的測(cè)試更是亟待解決的問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，進(jìn)行巖土體試樣的長(zhǎng)期單軸抗壓強(qiáng)度都是利用短期的抗壓強(qiáng)度值代替，主要因?yàn)閱屋S抗壓長(zhǎng)期強(qiáng)度測(cè)試周期較長(zhǎng)，儀器控制不夠穩(wěn)定，測(cè)試數(shù)據(jù)離散性大等原因。而國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)分歧很大，主要有以下4種學(xué)派①長(zhǎng)期強(qiáng)度降低派，持這種論點(diǎn)的學(xué)者較多；②長(zhǎng)期強(qiáng)度提高派；③長(zhǎng)期強(qiáng)度不變派；④長(zhǎng)期強(qiáng)度不定派。軟巖/硬土的長(zhǎng)期蠕變抗剪強(qiáng)度要根據(jù)具體條件，通過(guò)理論分析與試驗(yàn)測(cè)試才能下結(jié)論。在不同試驗(yàn)條件下測(cè)試軟巖/硬土的長(zhǎng)期蠕變強(qiáng)度，是進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有較為成熟的用來(lái)量測(cè)軟巖/硬土在無(wú)側(cè)限壓力下單軸抗壓蠕變?cè)囼?yàn)方法。該申請(qǐng)就是要發(fā)明一種針對(duì)軟巖/硬土在飽和狀態(tài)或非飽和狀態(tài)條件下的單軸抗壓蠕變?cè)囼?yàn)裝置，用來(lái)測(cè)試其蠕變特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法，解決軟巖/硬土在飽和或非飽和狀態(tài)下的長(zhǎng)期蠕變與長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度的量測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是利用一種試驗(yàn)裝置進(jìn)行飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變測(cè)試，該裝置包括水箱1，加壓框架2，螺栓3，千分表4，壓力室5，進(jìn)水管6，進(jìn)水管閥門(mén)7，排水管8，排水管閥門(mén)9，轉(zhuǎn)動(dòng)軸10，加壓軸11，上排水管12，上排水管閥門(mén)13，導(dǎo)水管14,頂帽15,上透水石16,試樣17,下透水石18,底座19,量水管20,導(dǎo)水管閥門(mén)21,下排水管閥門(mén)22，下排水管23，壓力室底座24，固定栓25，砝碼26，大砝碼27，第一吊鉤28，第二吊鉤29，加壓杠桿30。水箱I通過(guò)進(jìn)水管6與壓力室底座24相連，進(jìn)水管6通過(guò)進(jìn)水管閥門(mén)7控制，排水管8通過(guò)排水管閥門(mén)9控制，上排水管12通過(guò)上排水管閥門(mén)13控制，下排水管23通過(guò)下排水管閥門(mén)22控制，壓力室5通過(guò)導(dǎo)水管14與量水管20相連，導(dǎo)水管14通過(guò)導(dǎo)水管閥門(mén)21控制，底座19上面安裝下透水石18，下透水石18上面安裝套有橡膠膜的試樣17，試樣17上面安裝上透水石16，上透水石16上面安裝頂帽15，頂帽15對(duì)準(zhǔn)加壓軸11，加壓軸11穿過(guò)壓力室5與加壓框架2連接，壓力室5通過(guò)螺栓3與壓力室底座24連接，壓力室5上安裝有千分表4，加壓框架2通過(guò)固定栓25與壓力室底座24連接，固定栓25、大砝碼27與加壓杠桿30通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸10、第一吊鉤28連接，加壓杠桿30與砝碼26通過(guò)第二吊鉤29連接。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)儀器制造簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，滿(mǎn)足樣品固結(jié)、蠕變控制要求，可以直接測(cè)定各種軟巖、硬土在飽和或非飽和條件下的長(zhǎng)期蠕變抗壓強(qiáng)度與變形參數(shù)。本發(fā)明適用范圍可用于土木工程中遇到的各種軟巖、硬土的室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，適用于無(wú)側(cè)限壓力下軟巖/硬土飽和與非飽和長(zhǎng)期蠕變抗壓強(qiáng)度與變形參數(shù)的測(cè)量。



圖I是測(cè)量單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法所用試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有水箱1，加壓框架2，螺栓3，千分表4，壓力室5，進(jìn)水管6，進(jìn)水管閥門(mén)7，排水管8，排水管閥門(mén)9，轉(zhuǎn)動(dòng)軸10,加壓軸11，上排水管12,上排水管閥門(mén)13,導(dǎo)水管14,頂帽15,上透水石16,試樣17,下透水石18,底座19,量水管20,導(dǎo)水管閥門(mén)21,下排水管閥門(mén)22,下排水管23,壓力室底座24，固定栓25，砝碼26。圖2是圖I的A-A右視圖。其中有轉(zhuǎn)動(dòng)軸10，固定栓25，砝碼26，大砝碼27，第一吊鉤28，第二吊鉤29，加壓杠桿30。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例用于量測(cè)軟巖/硬土單軸壓縮變形的試驗(yàn)方法如下(I)試樣飽和條件下的蠕變?cè)囼?yàn)方法①安裝試樣先將試樣17進(jìn)行抽氣飽和，并浸泡上透水石16和下透水石18，然后把下透水石18放在底座19上，將飽和后的試樣17套上橡膠膜安裝在下透水石18上，試樣17上放置上透水石16，上透水石16頂部加蓋頂帽15，并用橡膠圈固定頂帽15和底座19。②充水準(zhǔn)備將壓力室5安裝在壓力室底座24上，擰緊螺栓3，將加壓軸11對(duì)準(zhǔn)頂帽15，關(guān)閉排水管閥門(mén)9，依次打開(kāi)導(dǎo)水管閥門(mén)21、上排水管閥門(mén)13和進(jìn)水管閥門(mén)7，將壓力室5充滿(mǎn)水直到量水管20中充滿(mǎn)一半水，關(guān)閉進(jìn)水管閥門(mén)7。③試樣加載打開(kāi)下排水管閥門(mén)22，將加壓軸11接觸頂帽15，調(diào)節(jié)千分表4，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強(qiáng)度大小，按要求放置砝碼26，進(jìn)行單軸加載試驗(yàn)，24小時(shí)后關(guān)閉下排水管閥門(mén)22，通過(guò)量水管20進(jìn)行試樣17體積變化的量測(cè)，通過(guò)千分表4量測(cè)試樣17的軸向應(yīng)變，通過(guò)砝碼26獲取垂直壓力，通過(guò)計(jì)時(shí)器計(jì)算試驗(yàn)時(shí)間。(2)試樣非飽和條件下的蠕變?cè)囼?yàn)方法①安裝試樣將浸濕后的下透水石18放在底座19上，下透水石18表面貼上濾紙，將天然試樣17套上橡膠膜安裝在下透水石18上，試樣17上表面貼上濾紙，濾紙上放置浸濕后的上透水石16，上透水石16頂部加蓋頂帽15，并用橡膠圈固定頂帽15和底座19。②充水準(zhǔn)備將壓力室5安裝在壓力室底座24上，擰緊螺栓3，將加壓軸11對(duì)準(zhǔn)頂帽15，依次關(guān)閉排水管閥門(mén)9和上排水管閥門(mén)13，打開(kāi)導(dǎo)水管閥門(mén)21和進(jìn)水管閥門(mén)7，將壓力室5充滿(mǎn)水直到量水管20中充滿(mǎn)一半水，關(guān)閉進(jìn)水管閥門(mén)7。③試樣加載打開(kāi)下排水管閥門(mén)22，將加壓軸11接觸頂帽15，調(diào)節(jié)千分表4，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強(qiáng)度大小，按要求放置砝碼26，進(jìn)行單軸加載試驗(yàn)，24小時(shí)后關(guān)閉下排水管閥門(mén)22，通過(guò)量水管20進(jìn)行試樣17體積變化的量測(cè)，通過(guò)千分表4量測(cè)試樣17的軸向應(yīng)變，通過(guò)砝碼26獲取垂直壓力，通過(guò)計(jì)時(shí)器計(jì) 算試驗(yàn)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法，其特征在于利用一種試驗(yàn)裝置進(jìn)行巖土體飽和非飽和單軸壓縮蠕變的測(cè)試，該裝置包括水箱(I)，加壓框架(2)，螺栓(3)，千分表(4)，壓力室(5)，進(jìn)水管(6)，進(jìn)水管閥門(mén)(7)，排水管(8)，排水管閥門(mén)(9)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)，加壓軸(11)，上排水管(12)，上排水管閥門(mén)(13)，導(dǎo)水管(14)，頂帽(15)，上透水石(16)，試樣(17)，下透水石(18)，底座(19)，量水管(20)，導(dǎo)水管閥門(mén)(21)，下排水管閥門(mén)(22)，下排水管(23)，壓力室底座(24)，固定栓(25)，砝碼(26)，大砝碼(27)，第一吊鉤(28)，第二吊鉤(29)，加壓杠桿(30)，利用該裝置進(jìn)行測(cè)試的方法如下 (I)試樣飽和條件下的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法 ①安裝試樣先將試樣(17)進(jìn)行抽氣飽和，并浸泡上透水石(16)和下透水石(18)，然后把下透水石(18)放入底座(19)上，將飽和后的試樣(17)套上橡膠膜安裝在下透水石(18)上，試樣(17)上放置上透水石(16)，上透水石(16)頂部加蓋頂帽(15)，并用橡膠圈固定頂帽(15)和底座(19)， ②充水準(zhǔn)備將壓力室(5)安裝在壓力室底座(24)上，擰緊螺栓(3)，將加壓軸(11)對(duì)準(zhǔn)頂帽(15)，關(guān)閉排水管閥門(mén)(9)，依次打開(kāi)導(dǎo)水管閥門(mén)(21)、上排水管閥門(mén)(13)和進(jìn)水管閥門(mén)(7)，將壓力室(5)充滿(mǎn)水直到量水管(20)中充滿(mǎn)一半水，關(guān)閉進(jìn)水管閥門(mén)(7)， ③試樣加載打開(kāi)下排水管閥門(mén)(22)，將加壓軸(11)接觸頂帽(15)，調(diào)節(jié)千分表(4)，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強(qiáng)度大小，按要求放置砝碼(26)，進(jìn)行單軸加載試驗(yàn)，24小時(shí)后關(guān)閉下排水管閥門(mén)(22)，通過(guò)量水管(20)進(jìn)行試樣(17)體積變化的量測(cè)，通過(guò)千分表(4)量測(cè)試樣(17)的軸向應(yīng)變，通過(guò)砝碼(26)獲取垂直壓力，通過(guò)計(jì)時(shí)器計(jì)算試驗(yàn)時(shí)間， (II)試樣非飽和條件下的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法 ①安裝試樣將浸濕后的下透水石(18)放入底座(19)上，下透水石(18)表面貼上濾紙，將天然試樣(17)套上橡膠膜安裝在下透水石(18)上，試樣(17)上表面貼上濾紙，濾紙上放置浸濕后的上透水石(16)，上透水石(16)頂部加蓋頂帽(15)，并用橡膠圈固定頂帽(15)和底座(19)， ②充水準(zhǔn)備將壓力室(5)安裝在壓力室底座(24)上，擰緊螺栓(3)，將加壓軸(11)對(duì)準(zhǔn)頂帽(15)，依次關(guān)閉排水管閥門(mén)(9)和上排水管閥門(mén)(13)，打開(kāi)導(dǎo)水管閥門(mén)(21)和進(jìn)水管閥門(mén)(7)，將壓力室(5)充滿(mǎn)水直到量水管(20)中充滿(mǎn)一半水，關(guān)閉進(jìn)水管閥門(mén)(7)， ③試樣加載打開(kāi)下排水管閥門(mén)(22)，將加壓軸(11)接觸頂帽(15)，調(diào)節(jié)千分表(4)，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強(qiáng)度大小，按要求放置砝碼(26)，進(jìn)行單軸加載試驗(yàn)，24小時(shí)后關(guān)閉下排水管閥門(mén)(22)，通過(guò)量水管(20)進(jìn)行試樣(17)體積變化的量測(cè)，通過(guò)千分表(4)量測(cè)試樣(17)的軸向應(yīng)變，通過(guò)砝碼(26)獲取垂直壓力，通過(guò)計(jì)時(shí)器計(jì)算試驗(yàn)時(shí)間。
全文摘要
一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)方法，其特征在于利用一種裝置進(jìn)行巖土體的單軸壓縮蠕變的測(cè)試，該裝置主要包括水箱(1)，加壓框架(2)，千分表(4)，壓力室(5)，進(jìn)水管(6)，排水管(8)，加壓軸(11)，上排水管(12)，導(dǎo)水管(14)，頂帽(15)，上透水石(16)，下透水石(18)，底座(19)，量水管(20)，下排水管(23)，壓力室底座(24)，固定栓(25)，砝碼(26)，加壓杠桿(30)等。該儀器制造簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，可以直接測(cè)定各種軟巖、硬土在飽和或非飽和條件下的長(zhǎng)期蠕變抗壓強(qiáng)度與變形參數(shù)?？捎糜谕聊竟こ讨杏龅降母鞣N軟巖、硬土的室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。測(cè)試方法主要分為安裝試樣、充水準(zhǔn)備與試樣加載三步。
文檔編號(hào)G01N3/28GK102721618SQ20121018511
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者李志清 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所