水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置。它主要由上承壓板、下承壓板、上內(nèi)環(huán)、下內(nèi)環(huán)、上外環(huán)、下外環(huán)、上剛性承壓柱、下剛性承壓柱、緊箍套、上透水蓋板、下透水蓋板和環(huán)形裝樣槽組成。該裝置通過(guò)可拆分的上下外環(huán)、內(nèi)環(huán)和剛性承壓柱設(shè)計(jì)，在滿足環(huán)剪試驗(yàn)試樣規(guī)格準(zhǔn)確控制的同時(shí)，不僅用于土體環(huán)剪試樣的制備，還可用于土與混凝土接觸環(huán)剪試樣的制備。外環(huán)、內(nèi)環(huán)和透水蓋板均為鋼化玻璃材料，適用于考慮水化學(xué)溶液腐蝕條件對(duì)制樣設(shè)備的影響，并有效了克服土體試樣長(zhǎng)時(shí)間浸泡膨脹松散的現(xiàn)象。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，拆卸方便，可靠性高，可廣泛應(yīng)用于巖土邊坡工程中土體以及土與混凝土接觸面力學(xué)參數(shù)測(cè)試的環(huán)剪實(shí)驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)的試樣制備裝置，該裝置可廣泛應(yīng)用于巖土邊坡工程中土體以及土與混凝土接觸面力學(xué)參數(shù)測(cè)試的環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備。
【背景技術(shù)】
[0002]因自然和人工開挖形成的巖土邊坡廣泛分布于江河庫(kù)岸、水利水電和交通等工程中，其中大部分邊坡不可避免受水位變化、降雨人類生活污水等多因素作用的影響，使得邊坡巖土體通常處于水化學(xué)環(huán)境條件下，容易發(fā)生局部或大范圍內(nèi)的變形破壞，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，危及工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)和人類生命財(cái)產(chǎn)安全。
[0003]隨著水化學(xué)環(huán)境的不斷變化，邊坡在變形演化過(guò)程中，其土體的物理力學(xué)參數(shù)也處于不斷變異狀態(tài)，如彈性模量、抗剪強(qiáng)度參數(shù)改變等。為研究土體的物理力學(xué)性質(zhì)，一系列土工實(shí)驗(yàn)儀器被發(fā)明制造出來(lái)。其中，環(huán)剪儀在測(cè)定土體的抗剪強(qiáng)度和殘余剪切參數(shù)方面具有剪切面恒定不變而且位移保持連續(xù)的特點(diǎn)，具有能精確地測(cè)定長(zhǎng)距離移動(dòng)條件下土體強(qiáng)度參數(shù)變化規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，在邊坡穩(wěn)定性研究中獲得了廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。常見的環(huán)剪儀如德國(guó)的ARS-E2自動(dòng)非飽和土動(dòng)態(tài)環(huán)剪儀、日本誠(chéng)研社DTA-138環(huán)剪儀等。
[0004]盡管環(huán)剪儀設(shè)備技術(shù)已較為成熟，但通常都沒(méi)有與之配套的試樣制備模具，需要實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行設(shè)計(jì)制作。而現(xiàn)有模具的承壓板和內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)制作時(shí)為了使得試驗(yàn)人員便于拆卸，往往出現(xiàn)模具接縫處不夠緊密的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致土體在制樣過(guò)程中容易從縫隙中擠出，進(jìn)而較大程度影響了測(cè)試結(jié)果精確性和可靠性。其次，現(xiàn)有模具內(nèi)外環(huán)均為整體單一的剛性環(huán)形結(jié)構(gòu)，在考慮土和混凝土接觸條件時(shí)，由于裝樣環(huán)形槽底部混凝土的水平面精度難以控制，因此不能實(shí)現(xiàn)土與混凝土接觸的環(huán)剪試驗(yàn)試樣制作。再次，現(xiàn)有模具為了保證制樣時(shí)模具的剛度，在材料上均采用鋼材制作，均未考慮邊坡土體處于水化學(xué)環(huán)境的客觀條件，導(dǎo)致制備需要化學(xué)溶液浸泡的試樣時(shí)模具不具備耐腐蝕性，且模具蓋板缺乏充分的透水設(shè)計(jì)，因此，不能適用于水化學(xué)條件下不同酸堿性、不同離子影響的土體試樣制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于為水化學(xué)影響下巖土工程邊坡的土體力學(xué)參數(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)提供一種適用于水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)的試樣制備裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，其技術(shù)解決方案為:
[0007]水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，所述制備裝置包括上承壓板、下承壓板和活動(dòng)嵌裝在上承壓板、下承壓板之間的內(nèi)環(huán)及外環(huán)，所述內(nèi)環(huán)是由上內(nèi)環(huán)、下內(nèi)環(huán)組成，所述外環(huán)是由上外環(huán)、下外環(huán)組成，上剛性承壓柱、下剛性承壓柱分別套裝在上內(nèi)環(huán)、下內(nèi)環(huán)內(nèi)，下外環(huán)、下內(nèi)環(huán)和下剛性承壓柱的上端面在同一水平面上，上外環(huán)與下外環(huán)通過(guò)第一螺栓連接，上剛性承壓柱與下剛性承壓柱通過(guò)第二螺栓連接，上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)、上外環(huán)和下外環(huán)活動(dòng)嵌裝在上承壓板、下承壓板或上透水蓋板與下透水蓋板之間，所述的上透水蓋板和下透水蓋板的表面分別垂直開有五排環(huán)形間距4.5mm、孔徑2mm的上透水孔、下透水孔。
[0008]所述的上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)、上外環(huán)和下外環(huán)活動(dòng)嵌裝在上承壓板、下承壓板時(shí)，上外環(huán)和下外環(huán)的外表面設(shè)置有緊箍套，緊箍套是由兩個(gè)半圓形鋼環(huán)通過(guò)第一螺桿連接而成，緊箍套與下承壓板通過(guò)第二螺桿連接。
[0009]所述的上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)、上外環(huán)和下外環(huán)活動(dòng)嵌裝在上透水蓋板與下透水蓋板之間時(shí)，上透水蓋板與下透水蓋板通過(guò)第三螺桿連接。
[0010]所述的上承壓板和下承壓板為剛性材料，上內(nèi)環(huán)、下內(nèi)環(huán)、上外環(huán)、下外環(huán)、上透水蓋板、下透水蓋板為鋼化玻璃材料。
[0011]由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，外環(huán)、內(nèi)環(huán)和剛性承壓柱為上下兩部分即可拆卸又可緊密連接的結(jié)構(gòu)，使得本裝置不僅可以制備純土體試樣，也可以制備模擬土體與混凝土相互作用接觸試樣，由于下外環(huán)和下內(nèi)環(huán)上端面在同一水平面上，因此可實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸面水平的精確控制。采用剛性的上承壓板、下承壓板和剛性承壓柱，并將緊箍套緊密安裝在上外環(huán)和下外環(huán)的外圍，以防上外環(huán)和下外環(huán)的鋼化玻璃環(huán)不致受壓樣時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向壓力而破裂，確保了壓樣時(shí)對(duì)制樣裝置的剛度要求，并克服了土體在制樣過(guò)程中容易從縫隙中擠出的缺陷。上承壓板中心處設(shè)有螺紋孔，試樣壓制完成后通過(guò)該螺紋孔將與其匹配的螺栓旋擰進(jìn)去，螺栓壓在剛性承壓柱上，通過(guò)反作用力可將上承壓板輕松取出，避免了少量土體壓入縫隙使上承壓板不易取下的難題。試樣浸泡時(shí)，采用鋼化玻璃材料的上透水蓋板、下透水蓋板，并將剛性緊箍套拆下，這樣使得浸泡土樣的模具均為鋼化玻璃材料，有效避免了鋼材不能受化學(xué)溶液腐蝕的缺陷。制樣裝置的外環(huán)、內(nèi)環(huán)和透水蓋板均為鋼化玻璃材料，適用于考慮水化學(xué)溶液腐蝕條件對(duì)制樣設(shè)備的影響，并有效了克服土體試樣長(zhǎng)時(shí)間浸泡膨脹松散的現(xiàn)象，多排環(huán)形透水孔的設(shè)計(jì)也使得土樣受水化學(xué)溶液浸泡時(shí)更為充分。本實(shí)用新型可廣泛實(shí)現(xiàn)水化學(xué)條件下環(huán)剪試驗(yàn)試樣的制備，可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0013]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型上透水蓋板的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0015]圖4是圖3的B-B剖視圖。
[0016]圖5是本實(shí)用新型下透水蓋板的結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0018]見附圖。
[0019]水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，所述制備裝置由上承壓板1、下承壓板
2、上透水蓋板15、下透水蓋板18、內(nèi)環(huán)、外環(huán)和緊箍套12組成。上內(nèi)環(huán)3、下內(nèi)環(huán)4與上外環(huán)5、下外環(huán)6之間形成環(huán)形裝樣槽20。所述內(nèi)環(huán)是由上內(nèi)環(huán)3、下內(nèi)環(huán)4組成，所述外環(huán)是由上外環(huán)5、下外環(huán)6組成，上剛性承壓柱7、下剛性承壓柱8分別套裝在上內(nèi)環(huán)3、下內(nèi)環(huán)4內(nèi)，下外環(huán)6、下內(nèi)環(huán)4和下剛性承壓柱(8)的上端面在同一水平面上，上外環(huán)5與下外環(huán)6通過(guò)第一螺栓9連接，上剛性承壓柱7與下剛性承壓柱8通過(guò)第二螺栓10連接，上內(nèi)環(huán)3和下內(nèi)環(huán)4、上外環(huán)5和下外環(huán)6活動(dòng)嵌裝在上承壓板1、下承壓板2或上透水蓋板15與下透水蓋板18之間。上內(nèi)環(huán)3和下內(nèi)環(huán)4位于上外環(huán)5和下外環(huán)6內(nèi)并在同一條中心線上，所述的上透水蓋板15和下透水蓋板18的表面分別垂直開有五排環(huán)形間距4.5mm、孔徑2mm的上透水孔16、下透水孔19。
[0020]所述的上內(nèi)環(huán)3和下內(nèi)環(huán)4、上外環(huán)5和下外環(huán)6活動(dòng)嵌裝在上承壓板1、下承壓板2時(shí)，上外環(huán)5和下外環(huán)6的外表面設(shè)置有緊箍套12，緊箍套12是由兩個(gè)半圓形鋼環(huán)通過(guò)第一螺桿14連接而成，緊箍套12與下承壓板2通過(guò)第二螺桿13連接。
[0021]所述的上內(nèi)環(huán)3和下內(nèi)環(huán)4、上外環(huán)5和下外環(huán)6活動(dòng)嵌裝在上透水蓋板15與下透水蓋板18之間時(shí)，上透水蓋板15與下透水蓋板18通過(guò)第三螺桿17連接。
[0022]所述的上承壓板I和下承壓板2為剛性材料。所述的上內(nèi)環(huán)3、下內(nèi)環(huán)4、上外環(huán)
5、下外環(huán)6、上透水蓋板15、下透水蓋板18為鋼化玻璃材料。
[0023]制備土體試樣時(shí)，根據(jù)土體原狀樣的比重和環(huán)形裝樣槽20的體積，配置一定質(zhì)量的土樣，將土樣均勻散布在環(huán)形裝樣槽20內(nèi)，通過(guò)千斤頂將上承壓板I的環(huán)形突起部分完全壓入環(huán)形裝樣槽20內(nèi)，再分步將剩余的其他土樣按同樣的方法全部壓入環(huán)形裝樣槽20內(nèi)，則壓樣過(guò)程結(jié)束。當(dāng)考慮水化學(xué)條件影響對(duì)土體試樣進(jìn)行浸泡時(shí)，將外環(huán)緊箍套12拆下，把上承壓板1、下承壓板2分別替換成上透水蓋板15、下透水蓋板18，并將上透水蓋板15和下透水蓋板18通過(guò)螺桿17緊密連接，將連接好的裝置整體放入化學(xué)溶液中進(jìn)行浸泡。
[0024]制備土體與混凝土相互作用的接觸試樣時(shí)，首先，將下內(nèi)環(huán)4、下外環(huán)6、下剛性承壓柱8嵌入下承壓板2中；然后，將混凝土材料澆灌入環(huán)形裝樣槽20內(nèi)，用刮刀將混凝土表面抹平，并與下外環(huán)6、下內(nèi)環(huán)4的上端面平齊，待混凝土凝固后，分別將上外環(huán)5、上內(nèi)環(huán)4和上剛性承壓柱7通過(guò)第一螺栓9和第二螺栓10緊密連接；而后，將外環(huán)緊箍套12緊密安裝在上外環(huán)5和下外環(huán)6的外圍，并通過(guò)螺桿13與下承壓板2緊密連接；最后，分步將配置好的一定質(zhì)量的土樣均勻散布在環(huán)形裝樣槽20內(nèi)，通過(guò)千斤頂將上承壓板I的環(huán)形突起部分完全壓入環(huán)形裝樣槽20內(nèi)。當(dāng)需要對(duì)土體與混凝土相互作用的接觸試樣進(jìn)行浸泡時(shí)，同樣將外環(huán)緊箍套12拆下，將上承壓板1、下承壓板2分別替換成上透水蓋板15、下透水蓋板18，并將上透水蓋板15和下透水蓋板18通過(guò)螺桿17緊密連接，將連接好的裝置整體放入化學(xué)溶液中進(jìn)行浸泡。
【權(quán)利要求】
1.水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，所述制備裝置包括上承壓板(I)、下承壓板(2)和活動(dòng)嵌裝在上承壓板(I)、下承壓板(2)之間的內(nèi)環(huán)及外環(huán)，其特征在于:所述內(nèi)環(huán)是由上內(nèi)環(huán)(3)、下內(nèi)環(huán)(4)組成，所述外環(huán)是由上外環(huán)(5)、下外環(huán)(6)組成，上剛性承壓柱(7)、下剛性承壓柱(8)分別套裝在上內(nèi)環(huán)(3)、下內(nèi)環(huán)(4)內(nèi)，下外環(huán)(6)、下內(nèi)環(huán)(4)和下剛性承壓柱(8 )的上端面在同一水平面上，上外環(huán)(5 )與下外環(huán)(6 )通過(guò)第一螺栓(9 )連接，上剛性承壓柱(7)與下剛性承壓柱(8)通過(guò)第二螺栓(10)連接，上內(nèi)環(huán)(3)和下內(nèi)環(huán)(4)、上外環(huán)(5 )和下外環(huán)(6 )活動(dòng)嵌裝在上承壓板(I)、下承壓板(2 )或上透水蓋板(15 )與下透水蓋板(18)之間，所述的上透水蓋板(15)和下透水蓋板(18)的表面分別垂直開有五排環(huán)形間距4.5mm、孔徑2mm的上透水孔(16)、下透水孔(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，其特征在于:所述的上內(nèi)環(huán)(3)和下內(nèi)環(huán)(4)、上外環(huán)(5)和下外環(huán)(6)活動(dòng)嵌裝在上承壓板(I)、下承壓板(2)時(shí)，上外環(huán)(5)和下外環(huán)(6)的外表面設(shè)置有緊箍套(12)，緊箍套(12)是由兩個(gè)半圓形鋼環(huán)通過(guò)第一螺桿(14)連接而成，緊箍套(12)與下承壓板(2)通過(guò)第二螺桿(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，其特征在于:所述的上內(nèi)環(huán)(3)和下內(nèi)環(huán)(4)、上外環(huán)(5)和下外環(huán)(6)活動(dòng)嵌裝在上透水蓋板(15)與下透水蓋板(18)之間時(shí)，上透水蓋板(15)與下透水蓋板(18)通過(guò)第三螺桿(17)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，其特征在于:所述的上承壓板(I)和下承壓板(2)為剛性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化學(xué)條件下土體環(huán)剪實(shí)驗(yàn)試樣制備裝置，其特征在于:所述的上內(nèi)環(huán)(3)、下內(nèi)環(huán)(4)、上外環(huán)(5)、下外環(huán)(6)、上透水蓋板(15)、下透水蓋板(18)為鋼化玻璃材料。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK203502268SQ201320512097
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】李邵軍, 魯燕兒, 江權(quán), 李耀 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所