專利名稱：樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及巖土及尾礦測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)試驗(yàn)測試裝置。
背景技術(shù)：
目前沒有室內(nèi)進(jìn)行測定樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法，通常測試土對(duì)樁或土對(duì)井壁的摩擦力是采用原位測試確定的單位摩阻力或按常規(guī)土工試驗(yàn)參數(shù)查表確定的單位摩阻力計(jì)算得到的，并沒有能夠直接測定樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)方法和裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種能直接測試樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)試驗(yàn)測試裝置。本實(shí)用新型樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，包括三軸儀主機(jī)I上端的橫桿上垂直下連百分表3和位移百分表4，百分表3下連探頭17，探頭17下端進(jìn)入側(cè)壓力腔2中，側(cè)壓力腔2通過二通閥門14連接容積調(diào)節(jié)管18，同時(shí)，側(cè)壓力腔2還通過一通閥門8連接全自動(dòng)液壓力控制器7，側(cè)壓力腔2上部通過上蓋6連接上導(dǎo)向板16，通過螺桿5鎖定，上導(dǎo)向板16上設(shè)置有出水口 15，上導(dǎo)向板16下設(shè)置有上透水板27，側(cè)壓力腔2下部設(shè)置有下透水板28，下透水板28連接下蓋9，下蓋9下設(shè)置有下導(dǎo)向板10，通過密封圈13密封放置在試樣飽和座11上，下連三軸儀升降座12。所述的側(cè)壓力腔2包括腔體、上蓋6、下蓋9，腔體內(nèi)側(cè)套有筒狀乳膠薄膜，并通過螺桿5及O型圈密封成一個(gè)整體。所述的上導(dǎo)向板16與導(dǎo)向板10中心圓孔直徑比試樣棒17大1mm。所述的探頭17，包括三通閥19、壓力傳感器20、上接頭21、感壓腔22、感壓體23、下接頭24、連接導(dǎo)管25、滴定管26。三通閥19的橫向端連接壓力傳感器20，徑向端的一端連接感壓腔22中的鉆孔、另一端與連接導(dǎo)管25相連，連接導(dǎo)管25另一端連接滴定管26，感壓腔22是用厚度為O. 5mm多孔塑料基片上植長度8mm的竹碳纖維，貼在感壓體23周圍，在貼片外面套上筒狀乳膠膜，通過上接頭21與下接頭24密封。所述的探頭17可以等效替換為試棒，試棒為現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，優(yōu)點(diǎn)是能直接測試樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)，不同于傳統(tǒng)的測試方法，使得測試更加方便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，完全模擬樁或沉井的實(shí)際受力狀況進(jìn)行測定，測試中剪切面保持不變，剪切行程大，一次裝樣，多級(jí)法向荷載可依次施加進(jìn)行剪切。通過制作相應(yīng)工況下粗糙度的試樣棒即可測定相應(yīng)工況下的摩擦系數(shù)，且在試驗(yàn)中能模擬原位滲流特征控制試樣中的水位或滲流水頭。
圖1為樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)試驗(yàn)測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為多功能探頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為剪應(yīng)力與位移關(guān)系曲線。
具體實(shí)施方式
根椐圖1，圖2所示樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，包括三軸儀主機(jī)I上端的橫桿上垂直下連百分表3和位移百分表4,百分表3下連探頭17，探頭17下端進(jìn)入側(cè)壓力腔2中，側(cè)壓力腔2通過二通閥門14連接容積調(diào)節(jié)管18，同時(shí)，側(cè)壓力腔2還通過一通閥門8連接全自動(dòng)液壓力控制器7，側(cè)壓力腔2上部通過上蓋6連接上導(dǎo)向板16，通過螺桿5鎖定，上導(dǎo)向板16上設(shè)置有出水口 15，上導(dǎo)向板16下設(shè)置有上透水板27，側(cè)壓力腔2下部設(shè)置有下透水板28，下透水板28連接下蓋9，下蓋9下設(shè)置有下導(dǎo)向板10，通過密封圈13密封放置在試樣飽和座11上，下連三軸儀升降座12。所述的側(cè)壓力腔2包括腔體、上蓋6、下蓋9，腔體內(nèi)側(cè)套有筒狀乳膠薄膜，并通過螺桿5及O型圈密封成一個(gè)整體。所述的上導(dǎo)向板16與導(dǎo)向板10中心圓孔直徑比試樣棒17大1mm。所述的探頭17，包括三通閥19、壓力傳感器20、上接頭21、感壓腔22、感壓體23、下接頭24、連接導(dǎo)管25、滴定管26。三通閥19的橫向端連接壓力傳感器20，徑向端的一端連接感壓腔22中的鉆孔、另一端與連接導(dǎo)管25相連，連接導(dǎo)管25另一端連接滴定管26，感壓腔22是用厚度為O. 5mm多孔塑料基片上植長度8mm的竹碳纖維，貼在感壓體23周圍，在貼片外面套上筒狀乳膠膜，通過上接頭21與下接頭24密封。所述的探頭17可以等效替換為試棒，試棒為現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)試驗(yàn)測試裝置，具體測試步驟如下1、容器密封性檢驗(yàn)將容器按要求裝配好，往液壓腔容積調(diào)節(jié)筒18中注滿脫氣蒸餾水；打開進(jìn)水閥14，往側(cè)壓力腔2中注滿脫氣水，排除全部氣泡；將尺寸為(j5=150mm、h=220mm的標(biāo)準(zhǔn)校正試樣放入容器；按100KPa/min速率逐級(jí)施加側(cè)向壓力，直至壓力達(dá)到800KPa，保持800KPa壓10分鐘如不漏水，即可確認(rèn)此容器密封性良好；檢驗(yàn)完成后，卸除壓力，取出校正塊。2、試棒與試樣接觸面法向力的測定；①先降低側(cè)壓力腔容積調(diào)節(jié)管18，放入下圓環(huán)形透水板18-1，選用外徑150毫米、壁厚O. 5毫米的試樣成型模筒，然后再升高側(cè)壓力腔容積調(diào)節(jié)管18高度，使乳膠膜貼緊模筒外壁，關(guān)閉進(jìn)水閥14，將多功能探頭17放入容器中心，并測記探頭17的初始值；②按預(yù)定的控制密度(可取天然密度統(tǒng)計(jì)值或按設(shè)計(jì)要求取介于最小與最大密度間的某個(gè)密度值)稱取風(fēng)干試樣，用特制的夯頭在容器內(nèi)分層擊實(shí)成型；③試樣成型完畢，先打開進(jìn)水閥14，拔出成型模筒后關(guān)閉進(jìn)水閥14，依次放入上環(huán)形透水板18-2、上導(dǎo)向板，鎖緊上導(dǎo)向板；④通過輸水管，往試樣飽和缸11充水，水面高度達(dá)到上端面時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，將壓力腔容器對(duì)心放在試樣飽和缸11上；[0025]⑤開啟側(cè)壓力控制器，按事先設(shè)定的側(cè)壓力級(jí)對(duì)試樣周圍施加第一級(jí)側(cè)壓力，升高試樣飽和缸11內(nèi)的水頭，對(duì)試樣進(jìn)行飽和，當(dāng)側(cè)壓腔上蓋6的出水嘴15有水溢出時(shí)，保持試樣飽和缸11內(nèi)的水頭與試樣頂面平齊；⑥當(dāng)?shù)谝患?jí)側(cè)壓穩(wěn)定時(shí)，記錄探頭17的壓力值，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)側(cè)壓力值不大于lkpa，依次施加預(yù)定的各級(jí)側(cè)壓力，分別記錄各級(jí)側(cè)下的探頭17的壓力值；⑦將各級(jí)側(cè)下的探頭17的壓力值減去初始值即為各級(jí)側(cè)壓下試樣與試棒接觸面的法向力。3、試棒與試樣接觸面摩阻力的測定①制備表面粗糙度與現(xiàn)場的樁或沉井壁盡可能相同的砂漿(或金屬)試棒，直徑與探頭17的直徑相同，長度以能保證試樣與試棒產(chǎn)生150毫米相對(duì)位移；②先降低側(cè)壓力腔容積調(diào)節(jié)管18，放入下圓環(huán)形透水板，并選用外徑150毫米、壁厚O. 5毫米的試樣成型模筒，然后升高側(cè)壓力腔容積調(diào)節(jié)管18高度，使乳膠膜貼緊模筒外壁，關(guān)閉進(jìn)水閥14，將試棒17放入容器中心；③按預(yù)定的控制密度稱取風(fēng)干試樣，用特制的夯頭在容器內(nèi)分層擊實(shí)成型(成型方法與法向力測定成型方法完全一致)；④試樣成型完畢，打開進(jìn)水閥14，拔出成型模筒后關(guān)閉進(jìn)水閥14，依次放入上環(huán)形透水板、上導(dǎo)向板，鎖緊上導(dǎo)向板；⑤試樣飽和缸11對(duì)心放在普通三軸儀主機(jī)升降臺(tái)上，通過輸水管，往試樣飽和缸11充水，水面高度平上端面時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，將壓力腔容器對(duì)心放在試樣飽和缸11上；⑥開啟側(cè)壓力控制器，按事先設(shè)定的側(cè)壓力級(jí)對(duì)試樣周圍施加第一級(jí)側(cè)壓力，升高試樣飽和缸11內(nèi)的水頭，對(duì)試樣進(jìn)行飽和，當(dāng)側(cè)壓腔上蓋6的出水嘴15有水溢出時(shí)，保持試樣飽和缸11內(nèi)的水頭與試樣頂面平齊；⑦當(dāng)?shù)谝患?jí)側(cè)壓穩(wěn)定時(shí)(穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)側(cè)壓力值不大于lkpa)，調(diào)整三軸儀主機(jī)升降臺(tái)高度，使試樣棒與測力環(huán)接觸，將百分表歸零，開啟三軸儀主機(jī)，認(rèn)O. 9mm/min速率對(duì)試樣進(jìn)行剪切,接一定的位移步長記錄相應(yīng)的力值,直到本級(jí)位移位達(dá)30毫米時(shí)暫停;⑧卸除剪應(yīng)力，施加第二級(jí)側(cè)壓，直致第四級(jí)側(cè)壓，每級(jí)側(cè)壓的試驗(yàn)操作與第一級(jí)完全一樣，在試驗(yàn)中應(yīng)保持試樣飽和缸11內(nèi)的水頭與試樣頂面基本平齊。4、計(jì)算摩擦系數(shù)①分別計(jì)算各級(jí)側(cè)壓下的單位摩阻力；②以相對(duì)應(yīng)的法向力為橫坐標(biāo)，單位摩阻力為縱坐標(biāo)繪制相關(guān)曲線，曲線的斜率即為對(duì)應(yīng)的最大靜摩擦系數(shù)或滑動(dòng)摩擦系數(shù)。最大靜摩擦力取試驗(yàn)峰值，滑動(dòng)摩擦力取剪位移為30mm時(shí)的剪力值。5、某尾礦土實(shí)測資料最大靜摩擦試驗(yàn)成果表 表一
權(quán)利要求1.一種樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，包括三軸儀主機(jī)(1)，其特征在于三軸儀主機(jī)(I)上端的橫桿上垂直下連百分表(3)和位移百分表(4)，百分表(3)下連探頭(17)，探頭(17)下端進(jìn)入側(cè)壓力腔(2)中，側(cè)壓力腔(2)通過二通閥門(14)連接容積調(diào)節(jié)管(18)，同時(shí)，側(cè)壓力腔(2)還通過一通閥門(8)連接全自動(dòng)液壓力控制器(7)，側(cè)壓力腔(2)上部通過上蓋(6)連接上導(dǎo)向板(16)，通過螺桿(5)鎖定，上導(dǎo)向板(16)上設(shè)置有出水口(15)，側(cè)壓力腔(2)下部連接下蓋(9)，下蓋(9)下設(shè)置有下導(dǎo)向板(10)，通過密封圈(13)密封放置在試樣飽和座(11)上，下連三軸儀升降座(12)。
2.根椐權(quán)利要求1所述的樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述的側(cè)壓力腔(2)包括腔體、上蓋(6)、下蓋(9)，腔體內(nèi)側(cè)套有筒狀乳膠薄膜，并通過螺桿(5)及O型圈密封成一個(gè)整體。
3.根椐權(quán)利要求1所述的樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述的上導(dǎo)向板(16)與導(dǎo)向板(10)中心圓孔直徑比試樣棒(17)大1mm。
4.根椐權(quán)利要求1所述的樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述的探頭(17)，包括三通閥(19)、壓力傳感器(20)、上接頭(21)、感壓腔(22)、感壓體(23)、下接頭(24)、連接導(dǎo)管(25)、滴定管(26)，三通閥(19)的橫向端連接壓力傳感器( 20)，徑向端的一端連接感壓腔(22)中的鉆孔、另一端與連接導(dǎo)管(25)相連，連接導(dǎo)管(25)另一端連接滴定管(26)，感壓腔(22)是用厚度為O. 5mm多孔塑料基片上植長度8mm的竹碳纖維，貼在感壓體(23)周圍，在貼片外面套上筒狀乳膠膜，通過上接頭(21)與下接頭(24)密封。
專利摘要一種樁與土或沉井壁與土或尾礦的接觸面摩擦系數(shù)的試驗(yàn)測試裝置，包括三軸儀主機(jī)，百分表和位移百分表，百分表下連探頭，探頭下端進(jìn)入測壓力腔中，側(cè)壓力腔通過二通閥門連接容積調(diào)節(jié)管，側(cè)壓力腔還通過一通閥門連接全自動(dòng)液壓力控制器，側(cè)壓力腔上部通過上蓋連接上導(dǎo)向板，上導(dǎo)向板上設(shè)置有出水口、下設(shè)置有上透水板，側(cè)壓力腔下部設(shè)置有下透水板，下透水板連接下蓋，下蓋下設(shè)置有下導(dǎo)向板，通過密封圈密封放置在試樣飽和座上，下連三軸儀升降座。其優(yōu)點(diǎn)是完全模擬樁或沉井的實(shí)際受力狀況進(jìn)行測定，測試中剪切面保持不變，剪切行程大，一次裝樣，多級(jí)法向荷載可依次施加進(jìn)行剪切，通過制作相應(yīng)工況下粗糙度的試樣棒即可測定相應(yīng)工況下的摩擦系數(shù)。
文檔編號(hào)G01N19/02GK202903654SQ201220467818
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者陳定安 申請(qǐng)人:中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司