CN107063890B - 一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，取由多个套筒上下对应卡接组成的上剪切盒，取上下两个剪切盒上下对应叠放，在所述下剪切盒内放置结构物，保证所述结构物顶部与下剪切盒上边缘齐平，所述上剪切盒内填试样砂土，所述结构物与试样砂土接触，剪切后分层取土筛分编号，分析每层土的颗粒破碎程度本发明提供了一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，能够方便的计算砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度与接触面距离关系。

Description

一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法
技术领域
本发明涉及一种岩土工程试验研究的测量方法，具体为一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法。
背景技术
在土木、水利工程中常遇到不同材料的接触界面。由于接触界面两侧材料力学特性的差异，在界面两侧常存在较大的剪应力和产生了位移不连续现象，应力和变形较为复杂。如对于水利工程中的混凝土面板堆石坝，坝体的安全与面板受力状态密切相关，面板在平面内的应力主要取决于面板与垫层间接触面的剪应力分布状态。心墙堆石坝中存在着心墙土料与反滤料，坝壳料与基岩等多种类型的接触界面。通常这些接触部位又是坝体易发生事故的薄弱环节，其中接触面剪切带（岩土材料破坏过程中会伴随着材料内部一个应力较为集中的区域，这一高梯度的应变集中区域在材料进入临界状态是会贯通形成带状区域，这一现象在材料力学、岩土力学领域里被称为应变局部化带或剪切带。）受剪力对颗粒破坏最为严重，造成大颗粒减少，小颗粒增多，颗粒大小分布对工程稳定起着重要作用，因此开展土与结构接触面相互作用下造成颗粒破碎度的研究具有十分重要的意义。
现有文献记载为1994年殷宗泽用微型“潜望镜”装置和2000年胡黎明用数字照相技术直接用于观察结构面附近土与结构件的相对位移来探讨土与结构接触面剪切试验中的颗粒的破碎和运动变化，两种方法虽然可以记录剪切试验中接触面剪切带的颗粒运动、破碎过程，但不能对接触面剪切带处颗粒进行精确收集，难以进行量化计算，对于结构面剪切试验对颗粒造成的破碎难以分析了解。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术问题，提供一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，包括以下步骤：
（1）取由多个套筒上下对应卡接组成的上剪切盒，所述上剪切盒包括第一套筒，第一套筒上侧设置有第三套筒，在第一套筒与第三套筒之间还设有至少一个第二套筒；
（2）取上下两个剪切盒上下对应叠放，在所述下剪切盒内放置结构物，保证所述结构物顶部与下剪切盒上边缘齐平，所述上剪切盒内填试样砂土，所述结构物与试样砂土接触；
（3）按照试验要求对所述上下剪切盒施加特定荷载，使所述试样砂土与结构物之间发生剪切；
（4）将剪切试验后所述上下剪切盒放置上端开口的盒体内；
（5）取下上剪切盒顶端的第三套筒，水平刮落第三套筒所对应的砂土，使砂土落入上端开口的盒体内，将收集的砂土装入贴有编号的试样袋；
（6）重复步骤（5）的操作取下此时上剪切盒顶端的第二套筒，收集第二套筒对应砂土，编号，循环本步骤。
（7）将所述试样袋中的砂土分别进行筛分，记录每个试验袋的筛分数据；
（8）将每个试样袋筛分数据绘制成颗粒级配曲线，进行颗粒破碎度计算，所得出试样袋的颗粒破碎度，便是所述特定荷载下该试样袋所对应的套筒与接触面距离砂土的颗粒破碎度。
优选地，所述套筒横截面上侧设置有环形凸台，套筒下侧设置有环形凹槽，环形凸台高度小于套筒厚度的二分之一，环形凹槽与环形凸台形状相同方便卡接。
优选地，所述水平刮落砂土装置采用水平尺。
本发明提出的测量由可拆卸的剪切盒、水平尺、上开口盒、试样袋，筛子共同实施，其中，所述可拆卸的剪切盒上盒由上侧设有环形凸台且在与环形凸台对应下侧设有环形凹槽的套筒插接组成，上剪切盒填试验砂土，下剪切盒放置结构物，用来模拟土与结构物的剪切作用；所述水平尺用于剪切试验后刮取每层套筒取下后残留在剪切盒上的砂土；所述上端开口的盒体用于收集试验后的砂土；所述试样袋用于对每层砂土收集编号，所述筛子用于对试验后的砂土进行筛分。通过筛分利用颗粒破碎度比对每层砂土的破碎程度进行计算分析。
与现有技术相比，本发明提供了一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，能够方便的计算砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度与接触面距离关系。
附图说明
图1为本发明一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法的剪切盒立体示意图；
图2为本发明一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法的剪切盒基本结构示意图；
图3为本发明一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法的第一套筒剖面示意图；
图4为本发明一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法第二套筒剖面示意图；
图5为本发明一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法第三套筒立体示意图；
图中：1-下剪切盒；2-上剪切盒；3-第一套筒；3a-第一环形凸台；4-第二套筒；4a-第二环形凸台；4b-第一环形凹槽；5-第三套筒；5a-第二环形凹槽；6-装填材料。
具体实施方式
下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明 实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-5，一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法：包括设有填装结构物6的下剪切盒1，下剪切盒1上侧活动配合连接上剪切盒2，所述上剪切盒2包括第一套筒3，第一套筒3上侧设置有第三套筒5，在第一套筒3与第三套筒5之间还设有至少一个第二套筒4。
进一步的，在第一套筒3一侧设置第一环形凸台3a，第二套筒4一侧设置第一环形凹槽4b，第一环形凹槽4b与第一环形凸台3a外形状大小相等以方便插接在一起。
进一步的，在第二套筒4一侧设置第二环形凸台4a，第三套筒5一侧设置第二环形凹槽5a，两者大小形状相同方便插接在一起。
装配好上剪切盒2按照以下步骤操作：
（1）取由多个套筒上下对应卡接组成的上剪切盒2；
（2）取上下两个剪切盒叠放，在下剪切盒1内安置结构物6，保证结构物底部与下剪切盒上边缘齐平，上剪切盒2内填试样砂土，结构物与试样砂土接触；
（3）按照试验要求对剪切盒施加特定荷载，使试样砂土与结构物之间发生剪切；
（4）将剪切盒放置上开口盒内；
（5）取下上剪切盒2顶端的第三套筒5，水平刮落第三套筒5所对应的砂土，使砂土落入上端开口的盒体内，将收集的砂土装入贴有编号的试样袋；
（6）重复步骤（5）的操作取下此时上剪切盒顶端的第二套筒4，收集第二套筒4对应砂土，编号，循环本步骤。（7）将所述试样袋中的砂土分别进行筛分，记录每个试验袋的筛分数据；
（7）将试样袋中的砂土分别进行筛分，记录每个试验袋的筛分数据；
（8）将每个试样袋筛分数据利用Excel软件绘制成颗粒级配曲线，试验后颗粒级配曲线与粒径d=0.074mm竖线所围成面积为破碎势Bp，破碎前颗粒分布曲线与粒径d=0.74mm竖线围城的面积为总破碎Bt，相对破碎率Br=Bt/Bp进行颗粒破碎度计算，所得颗粒破碎度率来表示颗粒破碎度，便是所述特定荷载下该试样袋所对应的套筒与接触面距离砂土的颗粒破碎度。

Claims (3)

1.一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取由多个套筒上下对应卡接组成的上剪切盒，所述上剪切盒包括第一套筒，第一套筒上侧设置有第三套筒，在第一套筒与第三套筒之间还设有至少一个第二套筒；
（2）取上下两个剪切盒上下对应叠放，在所述下剪切盒内放置结构物，保证所述结构物顶部与下剪切盒上边缘齐平，所述上剪切盒内填试样砂土，所述结构物与试样砂土接触；
（3）按照试验要求对所述上下剪切盒施加特定荷载，使所述试样砂土与结构物之间发生剪切；
（4）将剪切试验后所述上下剪切盒放置上端开口的盒体内；
（5）取下上剪切盒顶端的第三套筒，水平刮落第三套筒所对应的砂土，使砂土落入上端开口的盒体内，将收集的砂土装入贴有编号的试样袋；
（6）重复步骤（5）的操作取下此时上剪切盒顶端的第二套筒，收集第二套筒对应砂土，编号，循环本步骤；
（7）将所述试样袋中的砂土分别进行筛分，记录每个试样袋的筛分数据；
（8）将每个试样袋筛分数据绘制成颗粒级配曲线，进行颗粒破碎度计算，所得出试样袋的颗粒破碎度，便是所述特定荷载下该试样袋所对应的套筒与接触面距离砂土的颗粒破碎度。
2.根据权利要求1所述的一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，其特征在于：所述套筒横截面上侧设置有环形凸台，套筒下侧设置有环形凹槽，环形凸台高度小于套筒厚度的二分之一，环形凹槽与环形凸台形状相同方便卡接。
3.根据权利要求1所述的一种测量砂土与结构接触面相互作用下颗粒破碎度方法，其特征在于：所述水平刮落砂土装置采用水平尺。
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