CN109655336A - 一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法 - Google Patents
一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109655336A CN109655336A CN201811505855.4A CN201811505855A CN109655336A CN 109655336 A CN109655336 A CN 109655336A CN 201811505855 A CN201811505855 A CN 201811505855A CN 109655336 A CN109655336 A CN 109655336A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ground
- stress
- box body
- rule
- pressure sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000011160 research Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 92
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 92
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 7
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 6
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 239000004067 bulking agent Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011981 development test Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/04—Chucks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0025—Shearing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/0236—Other environments
- G01N2203/0242—With circulation of a fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/025—Geometry of the test
- G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
Abstract
一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：制备方形无盖盒体；步骤2：制备岩土试块；步骤3：组装试验装置：步骤4：在加压前记录水平距离；步骤5：加压至F0，记录水平距离；步骤6：n个月后，记录水平距离；步骤7：2n个月后，记录水平距离；步骤8：在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；步骤9：在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；步骤10：分析其蠕变规律；步骤11：得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。本发明提供的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，更为真实的研究不同环境下得到的不同方向不同加载时间的应力及变形变化，进而研究复杂条件下岩土蠕变规律。
Description
技术领域
本发明涉及岩土规律研究领域，尤其是一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法。
背景技术
目前，研究岩土蠕变规律通常是采用三组或两组方向控制的压力装置完成，不仅施压控制较复杂，高应力难以施加，而且设备成本较高。所用岩土样本基本都是强度较好的岩体，而现有的试验方法未对岩土样本进行包裹，导致长期加水压后岩土样本软化，引起岩土样本土质流失变形而引起试验误差。
另外，由于膨胀岩体遇水膨胀导致其散体的特性，膨胀岩体试样的蠕变规律受现有三轴试验机的局限，研究成果很少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，通过控制弹簧刚度不同，模拟了不同地应力下岩体或土体受到三个方向下独立的大小不等的压力，得到真实受力状态下岩土体的变形规律及受力状态。通过控制水压模拟不同地下水工况，利用弹簧刚度以及岩土体侧向变形的可控性，更为真实的研究不同环境下得到的不同方向不同加载时间的应力及变形变化，有利于研究在不同地应力下不同水压下岩土体的变形规律，进而研究复杂条件下岩土蠕变规律。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：制备方形无盖盒体；
步骤2：制备岩土试块；
步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧，并在两弹簧两端各焊接一块磁铁，然后组装高地应力模拟装置而后将两弹簧分别安装在高地应力模拟装置的相邻两块可移动钢板的中心区域，弹簧一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板，将岩土试块放置于高地应力模拟装置内；
高地应力模拟装置的两块可移动钢板上安装有压力传感器；
步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体内，将反力架安装在高地应力模拟装置上，在高地应力模拟装置上方放置一块加压盖板，在加压前记录两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离L1-0、L2-0；
步骤5：利用千斤顶对高地应力模拟装置内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板固定后撤除千斤顶，并记录两弹簧上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离L1-1、L2-1；
步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-2、L2-2；
步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离L1-3、L2-3；
步骤8：依据两弹簧上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；
步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离，分别得到
刚加载完成的两块可移动钢板的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；
加载6个月后的两块可移动钢板的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；
加载12个月后的两块可移动钢板的移动距离：L1″＝L1-0-L1-3，L2″＝L1-0-L1-3，
可得出真实受力环境中，在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；
步骤10：根据步骤9得到的在长期轴力为F作用下，岩土体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；
步骤11：调节两个弹簧的刚度，重复上述步骤1-步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。
方形无盖盒体的一侧板上开设有仪器安装孔，将水压表和水阀安装到方形无盖盒体上。
方形无盖盒体的顶面四角开设有顶部盖板安装孔，后期模拟地下水情况时，在方形无盖盒体加装盖板，通过顶部盖板安装孔配合螺母将盖板固定在方形无盖盒体上方。
高地应力模拟装置的立柱上开设有反力架固定孔，可将反力架固定柱固定高地应力模拟装置上，既便于试验中施加压力，又方便反力架的拆卸。
步骤2中，制备岩土试块的方法为：
将风化后的岩样或土样放入模型盒体中，并用千斤顶对其压实，即得到岩土试块或者通过自制膨胀水泥浆制作膨胀岩体试块。
用膨胀剂质量含量为10％-30％的膨胀水泥浆浇筑制成膨胀岩体试块。
可移动钢板上安装压力传感器的方法为：在一钢片侧面上以“四角点和一中间点”的方式各布置1个压力传感器，共5个压力传感器，然后将上述钢片放入高地应力模拟装置的可移动钢板内侧，既可保护压力传感器免受破坏，又能使其受力均匀，也便于压力传感器的循环利用；压力传感器作用在于记录试样在相邻垂直面上的应力状态，得到不同加载时间里，不同方向上的应力变化规律。
本发明提供的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，通过千斤顶控制施加不同压力，通过控制弹簧刚度的不同，控制相互垂直方向上的受力状态不同，从而模拟真三轴试验，当弹簧刚度相同时，可模拟假三轴试验；通过高地应力模拟装置将风化后的岩体试样及土体试样夹紧，避免受长期水压条件下其试样软化而造成的样本流失变形，通过膨胀水泥浆来模拟膨胀岩体受力状态，得到其真实环境下的蠕变规律；通过控制弹簧刚度不同，模拟了不同地应力下岩体或土体受到三个方向下独立的大小不等的压力，得到真实受力状态下岩土体的变形规律及受力状态。通过控制水压模拟不同地下水工况，利用弹簧刚度以及岩土体侧向变形的可控性，更为真实的研究不同环境下得到的不同方向不同加载时间的应力及变形变化，有利于研究在不同地应力下不同水压下岩土体的变形规律，进而研究其蠕变规律。
弹簧的两端都焊接有磁铁，使其更好地粘结在高地应力模拟装置的可移动钢板上，也方便弹簧的安装和拆卸。两弹簧的刚度可以相同可以不同，当两处弹簧刚度相同时，试样上部施加压力后，传至试样向四周的力相同，这样传至到可移动钢板由弹簧弹回的反力亦相同，从而可以模拟假三轴试验；当两处弹簧刚度不同时，试样上部施加压力后，传至试样向四周的力相同，但是传至到可移动钢板由弹簧弹回的反力会因为弹簧刚度不同而造成反力不相同，从而可以模拟真三轴试验。弹簧的磁铁块处布置有压力传感器，弹簧反力可利用压力传感器测量出来。
当模拟长期浸水条件时，将高地应力模拟装置的可移动钢板换成带有许多小孔的钢板，且小孔孔径不宜过大，直径在0.5mm-1mm即可，目的在于便于外部的水压能够通过孔洞施加于试验材料，模拟地下水工况，同时也能避免防止风化后的岩体及土体在长期浸水下软化容易变散引起的试验材料外流。钢板上的利用千斤顶施加至设计压力后，用螺母将加压盖板固定在反力架上，保证施加的压力稳定，并且加压盖板底部布置有压力传感器，可测量固定压力的数值，还有在长期浸水条件下，可以衡量前后压力大小，分析该条件下压力损耗规律。
本发明提供的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，还具有以下有益效果：
1、可测出水平力的变形大小，这是圆柱形包裹装置不能实现的。因为圆柱形包裹的侧向力各个方向均相等，所以无法实现不同的三向力分别加压。
2、实现了三向力分别加载，土体可实现加载过程中剪切破坏。侧面两边滑动测压力。
3、除对土体作用外，还可以对风化后的岩石以及膨胀岩进行试验。试验材料多样化，可真实模拟不同的现实环境。
5、可以更为真实研究在高地应力及地下水作用下锚固系统随时间变化规律和锚杆轴力变化关系。并且当千斤顶施加不同压力时，可模拟在不同地应力。
6、可模拟具有高地应力及地下水条件下的真实工程环境条件，研究并验证在该真实工程环境条件下使用不同膨胀剂含量的水泥浆，锚固体的长期稳定性。
7、自制成本低，操作简单；且所用加载装置为千斤顶，在千斤顶加载至一定压力后反力架顶板会随岩土体的变形而变化，对施加在岩土体上的围压力保持恒定，对岩体可提供持续性压力，有效解决了千斤顶在承重后本身自动卸荷、提供力不稳定等问题。
8、在无水情况下可模拟真实环境中高地应力下的岩土体的形变大小，在加水情况下可模拟真实环境中高地应力和地下水情况下的岩土体的形变大小。
本发明中装置所用的金属材料可用非金属并且有一定刚度的材料代替，例如亚克力板、钢化玻璃等，这样可以对整个装置做开展CT扫描试验，进而研究试验内部损伤及密实规律。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明方法进行千斤顶加压时的示意图；
图2为本发明图1的俯视图；
图3是本发明方法所用高地应力模拟装置的示意图。
具体实施方式
实施例一
研究风化后的岩样或土样的蠕变规律：
一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：制备方形无盖盒体14：采用18-22mm厚的钢板五块钢板焊接成方形无盖盒体14；
步骤2：制备岩土试块：将风化后的岩样或土样放入400mm*400mm*400mm的模型盒体中，并用千斤顶对其压实，制得岩土试块；
步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧2，并在两弹簧2两端各焊接一块磁铁8，然后组装高地应力模拟装置10而后将两弹簧2分别安装在高地应力模拟装置10的相邻两块可移动钢板12的中心区域，弹簧2一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板12，将岩土试块放置于高地应力模拟装置10内；
高地应力模拟装置10的两块可移动钢板12上安装有压力传感器；
步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体14内，将反力架4安装在高地应力模拟装置10上，在高地应力模拟装置10上方放置一块加压盖板7，在加压前记录两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-0、L2-0；
步骤5：利用千斤顶3对高地应力模拟装置10内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板7固定后撤除千斤顶3，并记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-1、L2-1；
步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-2、L2-2；
步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-3、L2-3；
步骤8：依据两弹簧2上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；
步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离，分别得到
刚加载完成的两块可移动钢板12的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；
加载6个月后的两块可移动钢板12的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；
加载12个月后的两块可移动钢板12的移动距离：L1″＝L1-0-L1-3，L2″＝L1-0-L1-3，
可得出真实受力环境中，在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；
步骤10：根据步骤9得到的在长期轴力为F作用下，岩土体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；
步骤11：调节两个弹簧2的刚度，重复上述步骤1-步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。
实施例二
以膨胀水泥浆模拟现实的膨胀岩体，研究膨胀岩体的蠕变规律：
一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：制备方形无盖盒体14：采用18-22mm厚的钢板五块钢板焊接成方形无盖盒体14；
步骤2：制备膨胀岩体试块：根据实验需求配制膨胀剂含量为10％-30％的膨胀水泥浆待用：
第1组，水泥1350g,膨胀剂150g；
第2组，水泥1200g，膨胀剂300g；
第3组，水泥1050g，膨胀剂450g。将三组材料加水适量，配制成膨胀剂含量分别为10％、20％、30％的膨胀水泥浆；然后将不同膨胀剂含量的400mm*400mm*400mm的模型盒体中,养护28天后；
步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧2，并在两弹簧2两端各焊接一块磁铁8，然后组装高地应力模拟装置10而后将两弹簧2分别安装在高地应力模拟装置10的相邻两块可移动钢板12的中心区域，弹簧2一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板12，将一块膨胀岩体试块放置于高地应力模拟装置10内；
高地应力模拟装置10的两块可移动钢板12上安装有压力传感器；
步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体14内，将反力架4安装在高地应力模拟装置10上，在高地应力模拟装置10上方放置一块加压盖板7，在加压前记录两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-0、L2-0；
步骤5：利用千斤顶3对高地应力模拟装置10内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板7固定后撤除千斤顶3，并记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-1、L2-1；
步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-2、L2-2；
步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-3、L2-3；
步骤8：依据两弹簧2上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；
步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离，分别得到
刚加载完成的两块可移动钢板12的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；
加载6个月后的两块可移动钢板12的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；
加载12个月后的两块可移动钢板12的移动距离：L1″＝L1-0-L1-3，L2″＝L1-0-L1-3，
可得出真实受力环境中，在长期轴力为F作用下，膨胀岩体的位移变化规律；
步骤10：根据步骤9得到的在长期轴力为F作用下，膨胀岩体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；
步骤11：调节两个弹簧2的刚度，重复上述步骤1-步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。
对剩余两块膨胀岩体试块进行上述步骤3-步骤11，得到在长期轴力为F作用下，不同膨胀岩体的相应蠕变规律。
实施例三
研究岩土体在浸水环境下的蠕变规律：
一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：制备方形无盖盒体14：采用18-22mm厚的钢板五块钢板焊接成方形无盖盒体14，方形无盖盒体14的一侧板上开设有多个仪器安装孔15，将水压表和水阀通过螺母安装到方形无盖盒体14上；
步骤2：制备岩土试块：按实施例一或者实施例二的方法制备试块；
步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧2，并在两弹簧2两端各焊接一块磁铁8，然后组装高地应力模拟装置10而后将两弹簧2分别安装在高地应力模拟装置10的相邻两块可移动钢板12的中心区域，弹簧2一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板12，将岩土试块放置于高地应力模拟装置10内；
高地应力模拟装置10的两块可移动钢板12上安装有压力传感器；
步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体14内，将反力架4安装在高地应力模拟装置10上，在高地应力模拟装置10上方放置一块加压盖板7，在加压前记录两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-0、L2-0，可移动钢板12为上面均匀布设多个直径为0.1～0.5mm小孔的钢板；
步骤5：在加压盖板7下方中心位置贴有1个压力传感器；在方形无盖盒体14中注入水直至水溢出，停止加水，盖板，通过顶部盖板安装孔11配合螺母将盖板固定在方形无盖盒体14上方使其成为一个密闭环境；利用水管放水对高地应力模拟装置10内岩土试块进行加压，加压至F1时关闭水阀，并记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-1、L2-1
步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-2、L2-2；
步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧2上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离L1-3、L2-3；
步骤8：依据两弹簧2上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在水压F1作用下，浸水环境下的岩土体地应力的变化规律；
步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板12到方形无盖盒体14的水平距离，分别得到
刚加载完成的两块可移动钢板12的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；
加载6个月后的两块可移动钢板12的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；
加载12个月后的两块可移动钢板12的移动距离：L1″＝L1-0-L1-3，L2″＝L1-0-L1-3，
可得出真实受力环境中，在水压F1作用下，浸水环境下的岩土体的位移变化规律；
步骤10：根据步骤9得到的在水压F1作用下，浸水环境下的岩土体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；
步骤11：调节两个弹簧2的刚度，重复上述步骤1-步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到浸水环境的复杂条件下的岩土体蠕变规律。
上述各实施例中,所用的高地应力模拟装置10为中国专利公开号为CN108051294A所公开的高地应力模拟装置，高地应力模拟装置包括底板，所述底板底部四角各安装一个可拆卸脚轮，顶部其中一角焊接固定立柱，另三角各布置有可滑动的立柱6；两两相邻立柱之间由三根钢杆连接，钢杆内侧与四块钢板相邻，其中固定立柱与两块固定钢板13通过焊接固定于底板上，且两块可移动钢板12远离固定立柱端均设置有两个滑动轨槽5，所述滑动轨槽5与两根钢杆构成滑动配合；另两块可移动钢板12与底板接触处镶有滚轮，其中一块可移动钢板12一端设置有一个滑动轨槽5，另一块可移动钢板12不设置滑动轨槽，它垂直两平行钢板间放置；通过向两相邻钢板施加力从而传递给岩石试样以模拟地应力。
上述各实施例中，可移动钢板12上安装压力传感器的方法为：在一钢片侧面上以“四角点和一中间点”的方式各布置1个压力传感器，共5个压力传感器，然后将上述钢片放入高地应力模拟装置10的可移动钢板12内侧，既可保护压力传感器免受破坏，又能使其受力均匀，也便于压力传感器的循环利用；压力传感器作用在于记录试样在相邻垂直面上的应力状态，得到不同加载时间里，不同方向上的应力变化规律。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：制备方形无盖盒体(14)；
步骤2：制备岩土试块；
步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧(2)，并在两弹簧(2)两端各焊接一块磁铁(8)，然后组装高地应力模拟装置(10)而后将两弹簧(2)分别安装在高地应力模拟装置(10)的相邻两块可移动钢板(12)的中心区域，弹簧(2)一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板(12)，将岩土试块放置于高地应力模拟装置(10)内；
高地应力模拟装置(10)的两块可移动钢板(12)上安装有压力传感器；
步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体(14)内，将反力架(4)安装在高地应力模拟装置(10)上，在高地应力模拟装置(10)上方放置一块加压盖板(7)，在加压前记录两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-0、L2-0；
步骤5：利用千斤顶(3)对高地应力模拟装置(10)内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板(7)固定后撤除千斤顶(3)，并记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-1、L2-1；
步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-2、L2-2；
步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-3、L2-3；
步骤8：依据两弹簧(2)上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；
步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离，分别得到
刚加载完成的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；
加载6个月后的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；
加载12个月后的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1″＝L1-0-L1-3，L2″＝L1-0-L1-3，
可得出真实受力环境中，在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；
步骤10：根据步骤9得到的在长期轴力为F作用下，岩土体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；
步骤11：调节两个弹簧(2)的刚度，重复上述步骤1-步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。
2.根据权利要求1所述的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于：方形无盖盒体(14)的一侧板上开设有仪器安装孔(15)，将水压表和水阀安装到方形无盖盒体(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于：方形无盖盒体(14)的顶面四角开设有顶部盖板安装孔(11)，后期模拟地下水情况时，在方形无盖盒体(14)加装盖板，通过顶部盖板安装孔(11)配合螺母将盖板固定在方形无盖盒体(14)上方。
4.根据权利要求1所述的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于：高地应力模拟装置(10)的立柱上开设有反力架固定孔(1)，可将反力架固定柱(9)固定高地应力模拟装置(10)上，既便于试验中施加压力，又方便反力架(4)的拆卸。
5.根据权利要求1所述的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于步骤2中，制备岩土试块的方法为：
将风化后的岩样或土样放入模型盒体中，并用千斤顶(3)对其压实，即得到岩土试块或者通过自制膨胀水泥浆制作膨胀岩体试块。
6.根据权利要求5所述的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于：用膨胀剂质量含量为10％-30％的膨胀水泥浆浇筑制成膨胀岩体试块。
7.根据权利要求1所述的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于可移动钢板(12)上安装压力传感器的方法为：在一钢片侧面上以“四角点和一中间点”的方式各布置1个压力传感器，共5个压力传感器，然后将上述钢片放入高地应力模拟装置(10)的可移动钢板(12)内侧，既可保护压力传感器免受破坏，又能使其受力均匀，也便于压力传感器的循环利用；压力传感器作用在于记录试样在相邻垂直面上的应力状态，得到不同加载时间里，不同方向上的应力变化规律。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811505855.4A CN109655336B (zh) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | 一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811505855.4A CN109655336B (zh) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | 一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109655336A true CN109655336A (zh) | 2019-04-19 |
| CN109655336B CN109655336B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=66113174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811505855.4A Active CN109655336B (zh) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | 一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109655336B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749497A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-04 | 大连理工大学 | 一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法 |
| CN111413202A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-07-14 | 中山大学 | 一种多点约束的岩体破坏试验装置和方法 |
| CN111579438A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-25 | 中国石油大学(华东) | 一种温压夹持装置 |
| CN111735724A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-02 | 三峡大学 | 一种检测原位岩土体蠕变受力的装置及方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003294601A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Tosetsu Doboku Consultant:Kk | 脆弱岩盤用室内せん断試験機 |
| CN103196746A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-07-10 | 山东大学 | 用于岩土工程试块假三轴蠕变的新型装置及其使用方法 |
| CN103217345A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-07-24 | 山东大学 | 用于测量岩土工程试块真三轴蠕变的装置及其方法 |
| CN205138906U (zh) * | 2015-10-15 | 2016-04-06 | 安徽省建筑科学研究设计院 | 一种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置 |
| CN206960223U (zh) * | 2017-06-12 | 2018-02-02 | 福建工程学院 | 岩土工程模型试验的加载装置 |
| CN108007781A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-05-08 | 山东科技大学 | 动静组合载荷下巷道支护体力学模拟试验系统及其方法 |
| CN108051294A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-05-18 | 三峡大学 | 一种模拟高地应力及地下水条件下岩体锚固的装置及方法 |
| CN108444817A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-08-24 | 中南大学 | 一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置 |
-
2018
- 2018-12-10 CN CN201811505855.4A patent/CN109655336B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003294601A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Tosetsu Doboku Consultant:Kk | 脆弱岩盤用室内せん断試験機 |
| CN103196746A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-07-10 | 山东大学 | 用于岩土工程试块假三轴蠕变的新型装置及其使用方法 |
| CN103217345A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-07-24 | 山东大学 | 用于测量岩土工程试块真三轴蠕变的装置及其方法 |
| CN205138906U (zh) * | 2015-10-15 | 2016-04-06 | 安徽省建筑科学研究设计院 | 一种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置 |
| CN206960223U (zh) * | 2017-06-12 | 2018-02-02 | 福建工程学院 | 岩土工程模型试验的加载装置 |
| CN108051294A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-05-18 | 三峡大学 | 一种模拟高地应力及地下水条件下岩体锚固的装置及方法 |
| CN108007781A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-05-08 | 山东科技大学 | 动静组合载荷下巷道支护体力学模拟试验系统及其方法 |
| CN108444817A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-08-24 | 中南大学 | 一种用于桩土接触面剪切力学特性试验的推力装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749497A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-04 | 大连理工大学 | 一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法 |
| CN111413202A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-07-14 | 中山大学 | 一种多点约束的岩体破坏试验装置和方法 |
| CN111579438A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-25 | 中国石油大学(华东) | 一种温压夹持装置 |
| CN111735724A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-02 | 三峡大学 | 一种检测原位岩土体蠕变受力的装置及方法 |
| CN111735724B (zh) * | 2020-06-23 | 2023-03-10 | 三峡大学 | 一种检测原位岩土体蠕变受力的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109655336B (zh) | 2021-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109655336A (zh) | 一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法 | |
| CN109269900B (zh) | 一种用于多环盾构隧道结构的地层模拟及加载试验装置 | |
| Kitada et al. | Models test on dynamic structure–structure interaction of nuclear power plant buildings | |
| CN107024574B (zh) | 一种土拱效应模拟试验装置及试验方法 | |
| CN106501014A (zh) | 用于整环隧道结构的竖直加载试验装置 | |
| CN201352179Y (zh) | 一种盾构隧道结构模型综合试验装置 | |
| CN209372540U (zh) | 用于研究多种型式断层对埋地管线作用机制的试验装置 | |
| CN101435746A (zh) | 盾构隧道结构模型综合试验系统 | |
| CN114705386B (zh) | 一种长大隧道结构拟静力抗震试验装置及试验方法 | |
| CN105043889A (zh) | 一种考虑浸泡-风干循环作用的岩石膨胀试验仪 | |
| CN101787716A (zh) | 一种研究高速铁路动力响应和长期沉降规律的模型试验装置 | |
| CN109537644B (zh) | 一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验装置 | |
| CN104792966B (zh) | 一种模拟地铁盾构隧道施工引发地层空洞的试验装置及方法 | |
| CN112964563A (zh) | 模拟地铁运营荷载下隧道长期沉降的模拟箱及试验方法 | |
| CN210071552U (zh) | 桩与锚杆三轴围压试验装置 | |
| JP2012149929A (ja) | 水圧再現載荷試験装置 | |
| CN115615821A (zh) | 一种地下连续墙模型试验装置及试验方法 | |
| CN208688767U (zh) | 克服缩尺模型重力失真效应的振动台扩展装置 | |
| CN105672378B (zh) | 模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置 | |
| CN114809129A (zh) | 考虑不均匀沉降对土拱效应影响的弹簧活动门试验装置 | |
| CN215180018U (zh) | 一种模拟特大断面变截面城市隧道开挖的试验装置 | |
| CN103048088A (zh) | 一种支撑轴力校核的实验装置及支撑轴力校核方法 | |
| CN106525596B (zh) | 不同应力路径下侧向基床反力系数室内测试装置 | |
| CN211603171U (zh) | 模拟活动断层对隧道损伤机理研究的试验装置 | |
| CN108398319B (zh) | 超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190419 Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd. Assignor: CHINA THREE GORGES University Contract record no.: X2023980031470 Denomination of invention: A method to study the creep law of rock and soil under complex conditions Granted publication date: 20210723 License type: Common License Record date: 20230116 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd. Assignor: CHINA THREE GORGES University Contract record no.: X2023980031470 Date of cancellation: 20230721 |
|
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |