CN110160891B - 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 - Google Patents
一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110160891B CN110160891B CN201910576586.9A CN201910576586A CN110160891B CN 110160891 B CN110160891 B CN 110160891B CN 201910576586 A CN201910576586 A CN 201910576586A CN 110160891 B CN110160891 B CN 110160891B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- box
- plate
- shear
- shearing
- water
- 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.)
- Active
Links
- 238000010008 shearing Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 119
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 23
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009933 burial Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 10
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/0806—Details, e.g. sample holders, mounting samples for testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
- G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
-
- 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
- G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
-
- 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
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0026—Combination of several types of applied forces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种堆积体‑岩石界面剪切渗流耦合试验装置，包括反力架、下剪切盒、上剪切盒、箱体、孔隙水压力计、加载板、垂直位移计、水压调节单元一、水压调节单元二、流量计、滚轮装置、力传感器、水平位移计、竖直伺服电机、垂直应力加载装置、剪切应力加载装置和水平伺服电机。本装置不仅能实现复杂界面性质的堆积体‑岩石界面剪切力学性质研究，同时还可进行模拟不同埋深的堆积体‑岩石界面的剪切渗流耦合状态下的试验研究。通过改变剪切盒两侧的渗透压力，进行水的渗流侵蚀、软化等作用下堆积体‑岩石界面剪切强度变化规律及变形性质的试验研究。
Description
技术领域
本发明涉及岩土体力学性质测试领域，具体是一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置。
背景技术
堆积体包括冲积物、洪积物、坡积物及人工填筑体等自然或人为的堆填筑土体或土石混合体。堆积体斜/边坡一般是由上覆堆积体和下覆基岩组成，坡体整体稳定性主要受这两者影响，其中上覆堆积体和下覆基岩的交界面称为基覆界面。堆积体斜/边坡的破坏大都沿基覆界面发生，尤其是堆积体滑坡造成地表出现较多裂隙时，降雨或地表水渗入基覆界面，进一步劣化此界面的力学性质，促进其沿界面侵蚀破坏。
此外，在外部荷载或自身重力的作用下，堆积体与岩石接触面处常发生较大的剪切错位变形。这种剪切变形和渗流作用共同劣化堆积体斜/边坡的稳定性，对边坡的整体稳定性造成威胁。因此，开展剪切-渗流耦合作用下堆积体与岩石接触面力学行为试验研究具有重要的理论意义及工程实用价值。
堆积体-岩石界面的剪切力学性质受其岩石种类、岩石表面粗糙起伏形态、上覆土体的类型、级配和含石量、渗流侵蚀条件等因素的影响，采用传统的试验仪器获取界面的动态剪切及渗流力学参数效果不佳。现有涉及界面抗剪强度特性的仪器大部分具有操作不便、试验精度不够等缺陷，如申请号201510836695.1和201610391482.7的文献所涉及的装置操作复杂，试验数据采集精度不高，同时不可进行渗流试验，无法考虑水流渗流侵蚀软化作用对堆积体-岩石界面力学性质的影响。又如申请号201510214711.3的文献公开了适用于土体水平接触面剪切变形的水平渗透仪，虽可以进行剪切渗流耦合试验，但剪切变形距离存在限制，无法实现大剪切变形下的渗流试验。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置包括反力架、下剪切盒、上剪切盒、箱体、孔隙水压力计、加载板、垂直位移计、水压调节单元一、水压调节单元二、流量计、滚轮装置、力传感器、水平位移计、竖直伺服电机、垂直应力加载装置、剪切应力加载装置和水平伺服电机；
所述箱体通过滚轮装置放置于反力架内部，能沿反力架水平移动；所述水平伺服电机固定于反力架的侧板上，其输出端安装有剪切应力加载装置；剪切应力加载装置与箱体接触；水平位移计用于采集箱体的水平位移；
所述下剪切盒的底部固定于箱体内部中间位置处，侧板顶部放置有上剪切盒；下剪切盒与上剪切盒连通；上剪切盒的侧板顶部通过第一密封板与箱体的侧板顶部密封连接，形成位于矩形剪切盒与箱体之间的密封的左侧水室和右侧水室；下剪切盒与左侧水室和右侧水室接触的两侧板以及上剪切盒与左侧水室和右侧水室接触的两侧板上均开有透水孔；水压调节单元一通过管道伸入左侧水室内部，用于调节左侧水压，管道上安装有流量计；水压调节单元二通过管道伸入右侧水室内部，用于调节右侧水压，管道上安装有流量计；
所述力传感器的一端固定与反力架内部，穿过箱体，另一端与上剪切盒接触；力传感器和箱体的接缝处设置有活塞，起密封作用，防止液体从力传感器和箱体的接缝处漏出；下剪切盒用于放置岩石试样，上剪切盒用于放置堆积体试样，堆积体试样与岩石试样相接触的界面为堆积体-岩石界面；所述孔隙水压力计放置于堆积体-岩石界面处；加载板放置于堆积体试样顶部，侧面与上剪切盒的内侧接触，两者的接触处设置有第二密封板；竖直伺服电机固定于反力架的顶板上，其输出端安装有垂直应力加载装置；垂直应力加载装置与加载板接触；所述垂直位移计用于采集加载板的垂直位移。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本装置不仅能实现复杂界面性质(不同岩石的种类和粗糙度及堆积体不同的物质组成和级配)的堆积体-岩石界面剪切力学性质研究，同时还可进行模拟不同埋深的堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合状态下的试验研究。
(2)通过改变剪切盒两侧的渗透压力，进行水的渗流侵蚀、软化等作用下堆积体-岩石界面剪切强度变化规律及变形性质的试验研究。
(3)本装置可在试验过程中实时采集堆积体-岩石接触面处的孔隙水压力，对剪切过程中的渗流特性进行试验研究。
(4)本装置具有结构设计合理、试验操作方便、测量精度较高等优点，同时也满足了不同垂直应力，考虑堆积体不同种类、不同级配和不同含石量条件下以及考虑岩石界面形态的直剪试验要求。
(5)本装置除了可实现在不同渗透压力状态下，堆积体-岩石界面的大剪切变形试验研究，还可实现在不同渗透压力状态下，堆积体的大剪切变形试验研究。
附图说明
图1为本发明一种实施例的整体结构内部示意图；
图2为本发明图1中A-A线剖视图；
图3为本发明图1中B-B线剖视图；
图4为本发明一种实施例的上剪切盒的结构示意图；
图5为本发明一种实施例的下剪切盒的结构示意图；
图6为本发明一种实施例的第一密封板结构示意图；
图中：1、反力架；2、下剪切盒；3、上剪切盒；4、水平控制杆；5、箱体；6、透水板；7、孔隙水压力计；8、加载板；9、垂直位移计；10、第一密封板；11、左侧水室；12、右侧水室；13、活塞；14、水压调节单元一；15、水压调节单元二；16、流量计；17、滚轮装置；18、力传感器；19、水平位移计；20、堆积体试样；21、岩石试样；22、堆积体-岩石界面；23、插栓；24、密封条；25、竖直伺服电机；26、垂直应力加载装置；27、剪切应力加载装置；28、水平伺服电机；29、透水孔；30、第二密封板；31、上刚性板；32、下刚性板；33、橡胶轴。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置(简称装置，参见图1-5)，其特征在于该装置包括反力架1、下剪切盒2、上剪切盒3、箱体5、孔隙水压力计7、加载板8、垂直位移计9、水压调节单元一14、水压调节单元二15、流量计16、滚轮装置17、力传感器18、水平位移计19、竖直伺服电机25、垂直应力加载装置26、剪切应力加载装置27和水平伺服电机28；
所述箱体5的底部通过滚轮装置17放置于反力架1内部，能沿反力架1水平移动；所述水平伺服电机28固定于反力架1的侧板上，其输出端安装有剪切应力加载装置27，水平伺服电机28控制试验过程中剪切应力大小；剪切应力加载装置27与箱体5的侧板接触，实现箱体5的水平移动；水平位移计19安装于反力架1内部，用于采集箱体5的水平位移；
所述下剪切盒2的底部通过插栓23固定于箱体5内部中间位置处，侧板顶部放置有上剪切盒3，与上剪切盒3的侧板底部接触；下剪切盒2与上剪切盒3连通；上剪切盒3的侧板顶部通过第一密封板10与箱体5的侧板顶部密封连接，形成位于矩形剪切盒(上剪切盒3和下剪切盒2)与箱体5之间的密封的左侧水室11和右侧水室12；下剪切盒2与左侧水室11和右侧水室12接触的两侧板以及上剪切盒3与左侧水室11和右侧水室12接触的两侧板上均开有透水孔29；水压调节单元一14通过管道穿过第一密封板10伸入左侧水室11内部，用于调节左侧水压，管道上安装有流量计16，用于测量液体流量；水压调节单元二15通过管道穿过第一密封板10伸入右侧水室12内部，用于调节右侧水压，管道上安装有流量计16；通过水压调节单元一14和水压调节单元二15控制左侧水室11和右侧水室12的水压，产生压差，达到渗流的效果；
所述力传感器18的一端固定与反力架1内部，穿过箱体5，另一端与上剪切盒3接触；力传感器18和箱体5的接缝处设置有活塞13，起密封作用，防止液体从力传感器18和箱体5的接缝处漏出；下剪切盒2用于放置岩石试样21，上剪切盒3用于放置堆积体试样20，堆积体试样20与岩石试样21相接触的界面为模拟自然界的堆积体-岩石界面22；所述孔隙水压力计7放置于堆积体-岩石界面22处，用于采集饱和土体-岩石界面孔隙水压力；加载板8放置于堆积体试样20顶部，侧面与上剪切盒3的内侧接触，两者的接触处设置有第二密封板30；竖直伺服电机25固定于反力架1的顶板上，其输出端安装有垂直应力加载装置26，竖直伺服电机25控制试验过程中垂直应力大小；垂直应力加载装置26与加载板8接触，通过加载板8施加垂直应力；所述垂直位移计9安装于反力架1内部，用于采集加载板8的垂直位移。
优选地，所述下剪切盒2是由前、后、左、右和底部五块钢板组成的矩形空心盒，为可拆装结构，通过螺栓连接，便于岩石试样21的拆装；左右两块钢板(即与左侧水室11和右侧水室12接触的两侧板)上均匀布置三排透水孔29，每排四个透水孔29，透水孔直径为20mm，透水孔中心横向间距100mm、垂向间距50mm，用于渗流时液体通过。
优选地，所述上剪切盒3是由前、后、左、右四块钢板组成的矩形空心盒，为可拆分结构，通过螺栓连接；左右两块钢板(与左侧水室11和右侧水室12接触的两侧板)上均匀布置三排透水孔29，每排四个透水孔29，透水孔直径为20mm，透水孔中心横向间距100mm、垂向间距50mm，用于渗流时液体通过。
优选地，该装置还包括水平控制杆4；水平控制杆4的一端通过旋转螺母固定于箱体5内部，另一端与下剪切盒2的外侧面接触，用于支撑下剪切盒2，保证下剪切盒2和箱体5固定在一起，保证试验过程中两者一起运动。
优选地，该装置还包括透水板6；透水板6置于上剪切盒3的凹槽中，位于透水孔29处，用于均匀分配从透水孔29流入的液体，使液体压力均匀分布在堆积体试样20两侧。
优选地，第二密封板30采用低摩擦密封材料，用于密封，防止液体从加载板8与上剪切盒3的接触处流出。
优选地，下剪切盒2与箱体5以及上剪切盒3与箱体5的连接处均通过细螺栓安装有密封条24，密封条24为柔性不透液材料，保证液体只通过透水孔29流通，实现左侧水室11和右侧水室12相互独立，形成渗透压差。
优选地，所述垂直应力加载装置26和剪切应力加载装置27的结构相同，均包括加载机、伸缩器、压头和压力传感器；所述加载机与电机输出端连接，压头通过伸缩器与加载机连接，压头与箱体5或加载板8接触；压力传感器安装于压头上。
优选地，第一密封板10包括上刚性板31、下刚性板32和橡胶轴33；上刚性板31和下刚性板32均为L形板；所述上刚性板31的一端通过细螺栓固定于上剪切盒3顶部，另一端与下刚性板32的表面紧密接触；所述下刚性板32的一端通过细螺栓固定于箱体5顶部，另一端与上刚性板31的表面紧密接触；上刚性板31和下刚性板32形成的空间中放置有具有一定弹性的棒状的橡胶轴33；下刚性板32上开有通孔，用于水压调节单元一14和水压调节单元二15的管道的通过，进而伸入到左侧水室11和右侧水室12内部；试验过程中箱体5移动时，第一密封板10可随箱体5的移动相应的改变长度，同时刚性板间的橡胶轴33可保证液体不从两刚性板缝隙间流出，实现密封。
所述堆积体试样20可以是不同种类、不同级配的纯土体试样，也可以是不同岩石种类、不同含石量的土石混合体试样。
所述堆积体-岩石界面22的粗糙程度可通过加工与堆积体试样20接触的岩石试样21某一面的粗糙起伏特性确定。
下剪切盒2、上剪切盒3和箱体5的中心线重合。
外接上位机(计算机)中的数据采集系统分别与孔隙水压力计7、垂直位移计9、水压调节单元一14、水压调节单元二15、流量计16、力传感器18和水平位移计19连接，用于采集和处理数据。
堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验方法：
(一)考虑岩石界面粗糙度的直剪试验：
S1.制作试件：
采用水刀切割加工出具有一定岩石界面粗糙度的岩石试样21，确定相应的粗糙度系数。
S2.试验装置的安装：
1)将岩石试样21装入下剪切盒2中，用螺栓将前、后、左、右和底部五块钢制铁板紧固；
2)将下剪切盒2和岩石试样21整体放入箱体5中，并通过水平控制杆4使得三者的中心线重合，随后通过插栓23将下剪切盒2、岩石试样21以及箱体5连接固定形成整体；
3)将透水板6置于上剪切盒3内侧凹槽中，并将上剪切盒3置于下剪切盒2上，手动调节两个剪切盒的位置保证其中心线相互重合；
4)按照要求含水率和含石量称取相应质量的土体、碎石和水，随后将三者均匀混合，采用分层压实的方法将土石混合体试样装入上剪切盒3内，随后在堆积体试样20顶部盖上加载板8；
5)通过调整力传感器18的长度使其与上剪切盒3相接触，并调整相应位置使得垂直应力加载装置26、上矩形钢制盒3和下剪切盒2三者的中心线重合，在试验过程中控制上剪切盒3位置不变；
S3.剪切试验：
1)开启竖直伺服电机25，使垂直应力加载装置26的压头接触加载板8的顶端，按要求施加垂直应力，并保持不变；
2)启动水平伺服电机28，使剪切应力加载装置27的压头接触箱体5侧板，采用应变控制方式(每分钟移动多少毫米，mm/min)施加剪切应力。全过程记录施加的轴向应力、剪切应力、试样相对位移的大小以及孔隙水压力计7采集的孔隙水压力的大小；当水平位移增大到试验要求时停止试验，同步绘制剪应力-位移曲线，此时的剪切应力值即为饱和土体-岩石界面的抗剪强度得出一组应力值；
3)通过竖直伺服电机25使垂直应力卸载，水平伺服电机28使剪切应力卸载，拆卸全部试样；
S4.重复试验：
改变垂直应力的大小，重复步骤S2～S3，获得多组应力值，故可求得此种条件下堆积体-岩石界面22的剪切力学参数。
(二)考虑渗透压作用下的直剪试验：
重复步骤S1～S2后，竖直伺服电机25施加一定的初始应力确保下剪切盒2和上剪切盒3的位置固定，将进水阀门打开，通过水泵抽水将左侧水室11和右侧水室12充满，然后通过水压调节单元一14和水压调节单元二15使得下剪切盒2和上剪切盒3两侧的渗透压力维持在设定值，施加相应的渗流压力。然后重复步骤S3-S4，即可获得相对应剪切力学参数。
除了剪切力学参数，试验过程还可获得剪切过程中渗透性的相关参数。将试验样品安装好后，在剪切过程中，记录渗透压下渗流量的大小，根据具体样本尺寸，可反算出剪切变形过程中渗透系数的变化情况。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (8)
1.一种堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置包括反力架、下剪切盒、上剪切盒、箱体、孔隙水压力计、加载板、垂直位移计、水压调节单元一、水压调节单元二、流量计、滚轮装置、力传感器、水平位移计、竖直伺服电机、垂直应力加载装置、剪切应力加载装置和水平伺服电机；
所述箱体通过滚轮装置放置于反力架内部，能沿反力架水平移动；所述水平伺服电机固定于反力架的侧板上，其输出端安装有剪切应力加载装置；剪切应力加载装置与箱体接触；水平位移计用于采集箱体的水平位移；
所述下剪切盒的底部固定于箱体内部中间位置处，侧板顶部放置有上剪切盒；下剪切盒与上剪切盒连通；上剪切盒的侧板顶部通过第一密封板与箱体的侧板顶部密封连接，形成位于矩形剪切盒与箱体之间的密封的左侧水室和右侧水室；下剪切盒与左侧水室和右侧水室接触的两侧板以及上剪切盒与左侧水室和右侧水室接触的两侧板上均开有透水孔；水压调节单元一通过管道伸入左侧水室内部，用于调节左侧水压，管道上安装有流量计；水压调节单元二通过管道伸入右侧水室内部，用于调节右侧水压，管道上安装有流量计；通过水压调节单元一和水压调节单元二控制左侧水室和右侧水室的水压，产生压差，达到渗流的效果；
所述力传感器的一端固定与反力架内部，穿过箱体，另一端与上剪切盒接触；力传感器和箱体的接缝处设置有活塞，起密封作用，防止液体从力传感器和箱体的接缝处漏出；下剪切盒用于放置岩石试样，上剪切盒用于放置堆积体试样，堆积体试样与岩石试样相接触的界面为堆积体-岩石界面；所述孔隙水压力计放置于堆积体-岩石界面处；加载板放置于堆积体试样顶部，侧面与上剪切盒的内侧接触，两者的接触处设置有第二密封板；竖直伺服电机固定于反力架的顶板上，其输出端安装有垂直应力加载装置；垂直应力加载装置与加载板接触；所述垂直位移计用于采集加载板的垂直位移；
第一密封板包括上刚性板、下刚性板和橡胶轴；上刚性板和下刚性板均为L形板；所述上刚性板的一端固定于上剪切盒顶部，另一端与下刚性板的表面紧密接触；所述下刚性板的一端固定于箱体顶部，另一端与上刚性板的表面紧密接触；上刚性板和下刚性板形成的空间中放置有橡胶轴；下刚性板上开有通孔，用于水压调节单元一和水压调节单元二的管道的通过，进而伸入到左侧水室和右侧水室内部。
2.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置还包括水平控制杆；水平控制杆的一端固定于箱体内部，另一端与下剪切盒的外侧面接触，用于支撑下剪切盒，保证下剪切盒和箱体固定。
3.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置还包括透水板；透水板置于上剪切盒的凹槽中，位于透水孔处，用于均匀分配从透水孔流入的液体，使液体压力均匀分布在堆积体试样两侧。
4.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于所述下剪切盒是由前、后、左、右和底部五块钢板组成的矩形空心盒，为可拆装结构，通过螺栓连接，便于岩石试样的拆装；与左侧水室和右侧水室接触的两块钢板上均匀布置三排透水孔，每排四个透水孔，透水孔直径为20mm，透水孔中心横向间距100mm、垂向间距50mm，用于渗流时液体通过。
5.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于所述上剪切盒是由前、后、左、右四块钢板组成的矩形空心盒，为可拆分结构，通过螺栓连接；与左侧水室和右侧水室接触的两块钢板上均匀布置三排透水孔，每排四个透水孔，透水孔直径为20mm，透水孔中心横向间距100mm、垂向间距50mm，用于渗流时液体通过。
6.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于下剪切盒与箱体以及上剪切盒与箱体的连接处均安装有密封条。
7.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于所述垂直应力加载装置和剪切应力加载装置的结构相同，均包括加载机、伸缩器、压头和压力传感器；所述加载机与电机输出端连接，压头通过伸缩器与加载机连接，压头与箱体或加载板接触；压力传感器安装于压头上。
8.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于下剪切盒、上剪切盒和箱体的中心线重合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910576586.9A CN110160891B (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910576586.9A CN110160891B (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110160891A CN110160891A (zh) | 2019-08-23 |
| CN110160891B true CN110160891B (zh) | 2020-03-13 |
Family
ID=67637400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910576586.9A Active CN110160891B (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110160891B (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110672421B (zh) * | 2019-08-27 | 2022-02-08 | 立方通达实业（天津）有限公司 | 一种岩石拉压剪切渗流耦合流变实验装置 |
| CN110779811B (zh) * | 2019-10-25 | 2020-10-30 | 武汉科技大学 | 一种降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统 |
| CN110987771B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-07-19 | 交通运输部公路科学研究所 | 模拟隧道衬砌结构与围岩之间的界面混凝土腐蚀试验方法 |
| CN111238962B (zh) * | 2020-02-14 | 2022-03-18 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种施加竖向应力的分离式剪切渗流仪及其使用方法 |
| CN111189708A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-05-22 | 湖南省水利水电科学研究院 | 一种测定岩土体流变特性的试验装置 |
| CN111896446A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-11-06 | 河海大学 | 一种考虑温度作用的接触面剪切渗流试验装置及试验方法 |
| CN111735691B (zh) * | 2020-08-11 | 2024-08-02 | 吉林大学 | 油页岩变温热解时油气采集与热力耦合剪切流变测试装置 |
| CN112504892B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-03 | 山东大学 | 一种法向压力作用下接触面颗粒侵蚀试验装置及方法 |
| CN112903419B (zh) * | 2021-01-19 | 2021-12-14 | 中国地质大学（武汉） | 一种渗流作用下岩体锚杆拉拔耦合试验装置及试验方法 |
| CN112630013B (zh) * | 2021-02-02 | 2022-01-18 | 石家庄铁道大学 | 一种节理岩体试样剪切测试设备 |
| CN113295553B (zh) * | 2021-04-25 | 2024-02-09 | 海南大学 | 一种微生物矿化后的钙质砂剪切试验装置 |
| CN114383950B (zh) * | 2022-01-11 | 2024-05-31 | 中国矿业大学 | 一种半固结松散体原位实验方法 |
| CN114878358B (zh) * | 2022-03-21 | 2024-06-04 | 东北大学 | 基于dic及声发射监测的充填体-岩石界面剪切试验装置及方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1032379A (ja) * | 1996-07-17 | 1998-02-03 | Hitachi Ltd | 電子部品の接続構造 |
| CN101561378A (zh) * | 2009-05-22 | 2009-10-21 | 清华大学 | 一种测定土体与结构物接触面渗流冲刷特性的试验装置 |
| CN203719526U (zh) * | 2014-03-05 | 2014-07-16 | 合肥中亚环保科技有限公司 | 管板式冷却器的膨胀密封结构 |
| CN103994969A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-20 | 河海大学 | 一种水力共同作用下土与结构物的接触特性试验仪及试验方法 |
| CN204831888U (zh) * | 2015-07-27 | 2015-12-02 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种冰芯去污染装置 |
| CN105606508A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-05-25 | 重庆大学 | 一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置 |
| CN107345878A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-14 | 淮北庆荣高光建筑科技有限公司 | 一种位于氯化钠溶液中的铝合金板拉伸性能测试装置 |
| JP2019030400A (ja) * | 2017-08-07 | 2019-02-28 | 関東農機株式会社 | トイレ用介護装置 |
| CN109834948A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-06-04 | 浙江华临建设集团有限公司 | 一种建筑基础防渗膜连接装置及其防渗膜连接方法 |
| CN208986439U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-06-14 | 海变电力设备有限公司 | 一种防潮性好的抗弧型户外开闭所 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6588969B2 (en) * | 2001-08-13 | 2003-07-08 | The Aerospace Corporation | Adhesive strengthening embedded micromachines |
| CN102858710B (zh) * | 2010-03-27 | 2015-04-15 | 罗伯特·S·琼斯 | 具有胶粘边缘密封件的真空隔热玻璃组件 |
| CN102323159B (zh) * | 2011-08-12 | 2013-07-03 | 河海大学 | 高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构物接触渗透仪的测试方法 |
| CN104897539B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-05-31 | 四川大学 | 适用于土体水平接触面剪切变形的水平渗透仪 |
| CN105510153B (zh) * | 2015-11-26 | 2018-01-23 | 中国矿业大学 | 一种大型土体界面剪切试验模型及试验方法 |
| CN105699211B (zh) * | 2016-01-28 | 2019-04-30 | 河海大学 | 一种岩石渗流-应力耦合剪切流变试验的测试方法 |
| CN105973724B (zh) * | 2016-07-26 | 2019-02-22 | 山东科技大学 | 岩体不连续面剪切渗流耦合试验盒 |
| CN106153442A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-11-23 | 绍兴文理学院 | 用于岩石裂隙多场耦合作用下剪切试验的密封装置 |
| CN108444813B (zh) * | 2018-04-03 | 2020-11-03 | 河北工业大学 | 多尺度土石混合体-基岩界面剪切特性测试装置和方法 |
-
2019
- 2019-06-28 CN CN201910576586.9A patent/CN110160891B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1032379A (ja) * | 1996-07-17 | 1998-02-03 | Hitachi Ltd | 電子部品の接続構造 |
| CN101561378A (zh) * | 2009-05-22 | 2009-10-21 | 清华大学 | 一种测定土体与结构物接触面渗流冲刷特性的试验装置 |
| CN203719526U (zh) * | 2014-03-05 | 2014-07-16 | 合肥中亚环保科技有限公司 | 管板式冷却器的膨胀密封结构 |
| CN103994969A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-20 | 河海大学 | 一种水力共同作用下土与结构物的接触特性试验仪及试验方法 |
| CN204831888U (zh) * | 2015-07-27 | 2015-12-02 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种冰芯去污染装置 |
| CN105606508A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-05-25 | 重庆大学 | 一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置 |
| CN107345878A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-14 | 淮北庆荣高光建筑科技有限公司 | 一种位于氯化钠溶液中的铝合金板拉伸性能测试装置 |
| JP2019030400A (ja) * | 2017-08-07 | 2019-02-28 | 関東農機株式会社 | トイレ用介護装置 |
| CN208986439U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-06-14 | 海变电力设备有限公司 | 一种防潮性好的抗弧型户外开闭所 |
| CN109834948A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-06-04 | 浙江华临建设集团有限公司 | 一种建筑基础防渗膜连接装置及其防渗膜连接方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 《Numerical Simulation of Gas Leakage in Bedded Salt Rock Storage Cavern》;Xiaolan HUANG等;《Procedia Engineering》;20111231;第12卷;第254-259页 * |
| 《多功能岩石节理全剪切一渗流耦合试验系统研制与应用》;夏才初等;《岩石力学与工程学报》;20181031;第37卷(第10期);第2219-2231页 * |
| 《真空预压法中渗流体力和压差面力联合作用机理浅析》;何良德等;《河海大学学报(自然科学版)》;20040331;第32卷(第2期);第193-196页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110160891A (zh) | 2019-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110160891B (zh) | 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置 | |
| CN102323159B (zh) | 高应力高水力梯度大剪切变形下土与结构物接触渗透仪的测试方法 | |
| CN108444813B (zh) | 多尺度土石混合体-基岩界面剪切特性测试装置和方法 | |
| JP4840812B2 (ja) | 透水試験機および透水試験方法 | |
| CN110749497B (zh) | 一种持续水环境作用的岩石蠕变三轴试验系统和方法 | |
| CN108333060B (zh) | 采用稳态法测量黏土岩剪切裂隙渗透系数演化的试验机 | |
| CN102183622B (zh) | 一种非饱和土高压固结试验装置 | |
| CN104020047A (zh) | 一种固结渗透联合试验装置和方法 | |
| CN107860627B (zh) | 一种叠置型土样制备装置及其使用方法 | |
| CN112540010B (zh) | 一种土体应力路径管涌三轴试验装置及试验方法 | |
| CN108414343A (zh) | 一种测量粗粒土大型三轴试验中试样橡皮膜嵌入量的方法 | |
| CN104020092A (zh) | 一种固结孔隙水压力联合试验装置和方法 | |
| AT519477A4 (de) | Vorrichtung und verfahren zur flexibilitätsprüfung von bituminös gebundenen dichtschichten | |
| CN204649237U (zh) | 膨胀土渗水、膨胀、加载、固结试验装置 | |
| CN209745717U (zh) | 一种三轴水力劈裂试验装置 | |
| CN110987641A (zh) | 测量粗颗粒大型三轴试验嵌入量的装置及其测量方法 | |
| CN207650031U (zh) | 轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置 | |
| CN204202983U (zh) | 粗粒土静态三轴试验机上的整体式防渗漏小接头 | |
| CN106996902B (zh) | 含有承压水地层的基坑坑底稳定性测试装置 | |
| CN210427300U (zh) | 一种可施加单向围压的岩石裂隙渗透率测试装置 | |
| CN106769691A (zh) | 一种渗流力的量测装置及其量测方法 | |
| CN114739775B (zh) | 一种反映含软弱夹层岩体赋存特征的真三轴试样制备方法 | |
| CN110849729A (zh) | 一种基坑柔性挡墙墙后有限黏性土主被动土压力模型试验装置 | |
| CN103344481B (zh) | 墙-土相互作用力测试方法及测试系统 | |
| CN107703035B (zh) | 一种高水头-高应力作用下裂缝渗流试验仪 |
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 |