用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变装置及方法

暂无

用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变装置及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种岩土工程技术，尤其是一种用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变装置及方法。\n背景技术\n[0002] 目前，蠕变是指固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现。\n[0003] 岩土工程中蠕变现象非常普遍，很多岩土工程灾害也与岩土体蠕变息息相关，如滑坡，塌方，地基沉降等，因此研究岩土体蠕变非常必要，这也是岩土工程安全的重要保证。\n[0004] 目前，国内外对岩土体蠕变现象已进行了深入研究，相应的实验装置应运而生，单轴蠕变实验装置较为普遍，但不能准确描述试件的实际受力状态，假三轴蠕变试验机采用油压施加环向压力，操作极为繁琐，且耗费人力物力，其他装置也只是围压的近似逼近，无法达到环向均匀的施加压力，难以达到目前蠕变试验。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变装置及方法，其能够有效保证围压的均匀垂直施加，提高实验效率，方便实验操作。\n[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：\n[0007] 一种用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变装置，包括加力装置，加力装置经压力传感器与需要测试的试件一端接触，通过控制传感器的读数保证加力装置施加轴压的恒定，试件外部包裹有橡胶圈，保证围压的均匀垂直施加，橡胶圈外部均匀缠绕有片状柔性材料件，片状柔性材料件的一端固定于夹具上，另一端活动连接于加载装置上，通过加载装置对片状柔性材料件的均匀拉力最终作用于试件，完成围压的施加。\n[0008] 所述试件固定于断面为L形底座的水平部分上，底座竖直部分上设置有夹具。\n[0009] 所述底座竖直部分上表面和两个侧面交界处分别设有压底座长度方向的滚轮，滚轮能够降低摩擦，保证围压的准确施加。\n[0010] 所述夹具包括固定于底座竖直部分上表面上的第一部件，以及通过连接件连接于第一部件上的第二部件，且第一部件与第二部件相对应面上分别设有相互啮合的齿形件，柔性材料层的一端通过连接件紧固于第一部件和第二部件的齿形件之间。\n[0011] 和试件相对应的第一部件侧面为与试件外表面相配合的弧形结构。\n[0012] 所述第一部件上设有供片状柔性材料件穿过的孔隙。\n[0013] 所述加载装置包括加载托盘，加载托盘上表面上中心位置设有加载托盘连接耳，所述连接耳上设有轴孔，片状柔性材料件一端的中间位置通过转轴穿过轴孔连接于所述连接耳上。加载托盘与片状柔性材料件中心轴铰接，合力作用于片状柔性材料件中心，防止试件受到偏压。\n[0014] 所述加力装置为千斤顶。\n[0015] 一种用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变装置的操作方法，包括：\n[0016] (1)将蠕变装置安置在试验台边缘，并将装置底座固定于试验台上；\n[0017] (2)将橡胶圈包裹住蠕变试件，平放于试验台上，通过夹具将已知特性的片状柔性材料件一端固定在夹具上，包裹住试件后，将片状柔性材料件末端垂下并将加载托盘固定在片状柔性材料件末端；\n[0018] (3)设定蠕变围压，并折算相应的加载砝码重量，将砝码放在加载托盘中；\n[0019] (4)设置对比试验，将同等重量的砝码直接作用于同样长度的片状柔性材料件上，抵消片状柔性材料件自身蠕变带来的误差；\n[0020] (5)围压加载稳定后，通过千斤顶施加轴压，通过控制传感器的读数，控制轴压的恒定；\n[0021] (6)记录千斤顶端部与片状柔性材料件末端的初始位置，每隔相应的时间再次进行记录，通过片状柔性材料件末端的下降值，计算出试件的半径变化，得出环向应变，通过记录轴向位移得到试件轴向应变，最终得到试件的蠕变特性曲线；\n[0022] (7)更改环向压力与轴向压力值，重复以上操作，得到不同作用力下试件的蠕变特性。\n[0023] 本发明通过片状柔性材料件均匀包裹试件，通过加载砝码对片状柔性材料件的均匀拉力最终作用于试件，完成围压的施加；加载托盘与片状柔性材料件中心轴铰接，合力作用于片状柔性材料件中心，防止试件受到偏压；试件环向由橡胶圈包裹，进一步保证围压的均匀垂直施加；轴压的施加通过千斤顶加载实现，千斤顶与试件间安置压力传感器；通过控制传感器的读数保证轴压的恒定。\n[0024] 围压通过重力加载提供的片状柔性材料件拉力，进而作用于试件周围，片状柔性材料件转折位置设置滚轮，降低摩擦，保证围压的准确施加。\n[0025] 片状柔性材料件包裹试件的方式施加围压，其中片状柔性材料件蠕变特性已知，通过片状柔性材料件加载段的下沉量可求得试件的周长变化，从而推算出试件环向应变。\n[0026] 施加围压的加载托盘与片状柔性材料件末端中心铰接，有效防止倾斜加载产生弯矩，避免偏拉现象的发生，保证试验精度。\n[0027] 试件周围以橡胶圈包裹，保证围压的均匀垂直施加，满足低强度实验的要求，提高精度。\n[0028] 轴压的施加通过千斤顶加载实现，通过控制压力传感器的读数，保证试件所受轴压的恒定准确。\n[0029] 本发明与以往的测量方法相比具有以下优点：\n[0030] 1本发明解决了以前实验中的诸多不便，通过片状柔性材料件包裹试件的方式施加围压，达到围压的均匀垂直施加。\n[0031] 2试件周围包裹橡胶圈，使围压施加更加均匀，并避免了不必要的摩擦影响。\n[0032] 3通过设立对比试验的方式，抵消片状柔性材料件自身蠕变所带来的误差，得到真实的试件周长变化，从而得出试件环向应变。\n[0033] 4加载托盘通过片状柔性材料件末端中心，且为铰接，避免了倾斜加载带来的弯矩影响，防止片状柔性材料件受到偏拉作用。\n[0034] 5压力传感器的安装保证了蠕变围压的恒定，保证蠕变实验的准确性。\n附图说明\n[0035] 图1为本发明的结构示意图；\n[0036] 图2是本发明另一方向视图；\n[0037] 其中1千斤顶；2压力传感器；3橡胶圈；4蠕变试件；5固定夹具；6固定螺丝；7片状柔性材料件；8加载托盘转轴；9加载托盘；10转动滚轮；11仪器固定底座。\n具体实施方式\n[0038] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。\n[0039] 用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变新型装置，上部主要包括仪器固定底座\n11，转动滚轮10，千斤顶1，压力传感器2，橡胶圈3，蠕变试件4，固定夹具5，固定螺丝6；中间为片状柔性材料件7，下部为加载托盘转轴8，加载托盘9。其中上部的压力传感器2嵌于千斤顶1和蠕变试件4之间，试块周围用橡胶圈3包裹，片状柔性材料件7一端固定在固定夹具5上，用螺丝6紧固，并均匀缠绕橡胶圈3，通过转动滚轮10，另一端嵌加载托盘转轴\n8，托盘转轴下方固定加载托盘9。\n[0040] 一种用于岩土工程均匀围压下的假三轴蠕变置，操作方法包括以下几步：\n[0041] (1)将蠕变装置安置在试验台边缘，并将装置底座固定于试验台上。\n[0042] (2)将橡胶圈3包裹住蠕变试件4，平放于试验台上，通过固定夹具5将已知特性的片状柔性材料件7一段固定在装置上，包裹住蠕变试件4后，将片状柔性材料件7末端垂下，并将加载托盘固定8在片状柔性材料件7末端。\n[0043] (3)设定蠕变围压，并折算相应的加载砝码重量，将砝码放在加载托盘9中。\n[0044] (4)设置对比试验，将同等重量的砝码直接作用于同样长度的片状柔性材料件7上，抵消片状柔性材料件7自身蠕变带来的误差。\n[0045] (5)围压加载稳定后，通过千斤顶1施加轴压，通过控制传感器2的读数，控制轴压的恒定。\n[0046] (6)记录千斤顶1端部与片状柔性材料件7末端的初始位置，每隔相应的时间再次进行记录，通过片状柔性材料件7末端的下降值，计算出蠕变试件4的半径变化，得出环向应变，通过记录轴向位移得到蠕变试件4轴向应变，最终得到试件的蠕变特性曲线。\n[0047] (7)更改环向压力与轴向压力值，重复以上操作，得到不同作用力下试件的蠕变特性。\n[0048] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。