CN110530724A - 一种岩土介质拉剪强度测试分析方法 - Google Patents

一种岩土介质拉剪强度测试分析方法 Download PDF

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宋术双
郭芸芸
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Abstract

本发明涉及一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，包括土样采集，样本夹装，实验作业及数据综合处理等四个步骤。本发明实验操作便捷、实验方法简单且实验结果精度高，一方面可有效满足不同地质结构岩土介质拉剪强度测试分析的需要，另一方面可有效的实验作业效率高，数据获取便捷及处理便捷，同时获取数据精度高，通用性好，可有效满足较大范围内同一类型地质结构或复杂地质结构分析作业的需要。

Description

一种岩土介质拉剪强度测试分析方法
技术领域
本发明涉及一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，属地质勘探研究技术领域。
背景技术
目前在进行土建施工、矿产勘探、农业生产等作业中，岩土介质拉剪强度测试分析是对相关地域范围内地质结构、土壤结构进行精确勘察研究的重要手段，通过岩土介质拉剪强度测试分析以掌握准确的地层对外力的承载能力和抗损能力，从而一方面达到掌握了解地质结构抗滑坡等自然灾害能力，另一方面掌握地质结构抗压承载能力、抗沉降能力，然后为土建施工、农业生产设施建设、生产活动提高可靠的依据，及时排除因地质结构造成的各类施工隐患及对建筑结构、施工活动进行优化设计，提高施工、生产活动的安全性和合理性，当前在进行岩土介质拉剪强度测试分析作业是，往往是在施工范围内指定位置或随机采集若干份岩土结构样本，然后利用压力实验台、扭矩试验台等设备对样本分别进行分析，从而获得岩土介质拉剪强度测试分析结果，如专利申请号为：“2015104855338”的“岩土介质拉剪强度测试分析方法”的实验监测方法，虽然这种方式可以一定程度满足使用的需要，但实验分析活动精度相对较差，操作难度大，实验效率低下，实验数据分析计算难度大、通用性差，且实验结果与地质结构实际情况间存在较大的差异，因此在造成实验分析难度大、效率和精度低下的同时，也导致后续的设计、施工等活动存在极大的隐患，同时也导致在对大范围施工区域和地质结构复杂的施工范围内需要频繁的岩土介质拉剪强度测试分析，在影响施工效率的同时，也增加了岩土介质拉剪强度测试分析作业的成本、难度及劳动强度。
因此针对这一现状，迫切需要一种全新岩土介质拉剪强度测试分析方法，以满足桥梁加宽工程梁板吊装施工的需要。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种岩土介质拉剪强度测试分析方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，包括以下步骤：
S1，土样采集，首先利用土样采集设备对待检测的岩土结构进行采样，采样是同时采集样本数量不少于3个，且采样时相邻两份样本之间间距不大于1米，然后将采样后的各样本分别通过真空包装袋进行真空包装封存，同时将封装后的样本静置保存在恒温恒压环境中保存，且存储时间不大于48小时；
S2，样本夹装，将S1步骤采集各样本同时通过夹具安装到实验设备上，完成安装后，确保各样本分别处于相互独立的密闭腔体内，且样本轴线与水平面垂直分布，同时使样本所处密闭腔体环境温度、压力与外部环境相同，完成所有样本安装定位后，5—10分钟内即需开始实验操作；
S3，实验作业，完成S2步骤后，同时通过外部高压流体介质自上向下施加轴向压力，和沿与样本轴线垂直方向施加水平压力，且轴向压力和水平压力同时施加且压力值一致，其中轴向压力与样本同轴分布，水平压力与样本轴线垂直分布且水平压力轴线与样本轴线相交，所述的水平压力源工两个，以样本轴线对称分布，且以样本轴线对称分布的水平压力源沿样本轴线自上而下分布且驱动方向相反，且轴向压力和水平压力按照每分钟增加0.1—1.5公斤的增速匀速增加并对施力时间和轴向压力和水平压力值进行连续记录，并直至监测到轴向压力和水平压力值迅速下降为止并对轴向压力和水平压力值下降时的临界值记录，所几轮的临界值即为初始拉剪强度值；
S4，数据综合处理，完成S3步骤后，对S3步骤所获得的各样本的初始拉剪强度值进行统计，并对统计后的各数据进行概率统计计算，然后根据概率统计计算结果，以S3步骤测试时间建立X轴坐标系；以S3步骤测试轴向压力建立Y轴坐标系；以S3步骤测试水平压力建立Z轴坐标系，从而得到样本岩土介质拉剪强度三维坐标系，然后按照0.1—0.5公斤为节点，将各样本在S3步骤的轴向压力和水平压力值在样本岩土介质拉剪强度三维坐标系中标记，即可得到岩土介质拉剪强度分析结论模型。
进一步的，所述的S1步骤中，在进行样本采集作业时，每平方米米内采集样本为1—4个，且每批采集样本分布在5—10平方米范围内，并以每平方米内样本为一个检测组。
进一步的，所述的S2步骤和S3步骤作业时，在S2步骤中，每次样本安装样本均为一个检测组内所有样本，并在完成安装后即进行S3步骤的实验作业，并在当前检测组完成实验作业后，再次返回S2步骤进行另一检测组实验作业。
进一步的，所述的S2步骤中实验设备包括承载基座、增压泵、实验罐、循环箱、压力传感器及基于单片机的控制电路，所述承载基座为横断面呈举行的框架结构，所述实验罐若干，与承载基座上端面连接并相互并联，所述实验罐包括罐体、主压板、侧压板、托盘、驱动机构，其中所述罐体为轴线与承载基座上端面垂直分布的柱状密闭腔体结构，所述托盘嵌于罐体内，与罐体底部连接并与罐体同轴分布，所述主压板和侧压板均嵌于罐体内，其中主压板与罐体同轴分布并通过驱动机构与罐体上端面连接，侧压板共两个，分别通过驱动机构与罐体侧表面连接，且两个侧压板与罐体轴线分布在同一平面范围内，且两个侧压板沿罐体轴线自上向下间隔分布，所述实验罐的驱动机构通过增压泵与循环箱连通并构成闭合循环管路，所述压力传感器数量与驱动机构数量一致，每个驱动机构处均设一个压力传感器，所述增压泵、循环箱和基于单片机的控制电路均嵌于承载基座内，且基于单片机的控制电路分别与增压泵、压力传感器电气连接。
进一步的，所述的驱动机构为液压缸、气压缸中的任意一种，且所述主压板、侧压板均为网板及格栅板结构中的任意一种。
进一步的，所述的S2步骤中，在进行样本安装时，样本外径为其所在密闭腔体内径的0.5—0.9倍。
进一步的，所述的S3步骤中，两个水平压力源轴线之间间距为0至样本高度的2/3。
本发明实验操作便捷、实验方法简单且实验结果精度高，一方面可有效满足不同地质结构岩土介质拉剪强度测试分析的需要，另一方面可有效的实验作业效率高，数据获取便捷及处理便捷，同时获取数据精度高，通用性好，可有效满足较大范围内同一类型地质结构或复杂地质结构分析作业的需要。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明具体实施中施工流程结构示意图；
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，包括以下步骤：
S1，土样采集，首先利用土样采集设备对待检测的岩土结构进行采样，采样是同时采集样本数量9个，且采样时相邻两份样本之间间距为1米，然后将采样后的各样本分别通过真空包装袋进行真空包装封存，同时将封装后的样本静置保存在恒温恒压环境中保存，且存储时间为12小时，且在进行样本采集作业时，每平方米米内采集样本为3个，且每批采集样本分布在5平方米范围内，并以每平方米内样本为一个检测组；
S2，样本夹装，将S1步骤采集各样本同时通过夹具安装到实验设备上，完成安装后，确保各样本分别处于相互独立的密闭腔体内，且样本轴线与水平面垂直分布，同时使样本所处密闭腔体环境温度、压力与外部环境相同，完成所有样本安装定位后，5分钟内即需开始实验操作；
S3，实验作业，完成S2步骤后，同时通过外部高压流体介质自上向下施加轴向压力，和沿与样本轴线垂直方向施加水平压力，且轴向压力和水平压力同时施加且压力值一致，其中轴向压力与样本同轴分布，水平压力与样本轴线垂直分布且水平压力轴线与样本轴线相交，所述的水平压力源工两个，以样本轴线对称分布，且以样本轴线对称分布的水平压力源沿样本轴线自上而下分布且驱动方向相反，且轴向压力和水平压力按照每分钟增加0.1公斤的增速匀速增加并对施力时间和轴向压力和水平压力值进行连续记录，并直至监测到轴向压力和水平压力值迅速下降为止并对轴向压力和水平压力值下降时的临界值记录，所几轮的临界值即为初始拉剪强度值；
S4，数据综合处理，完成S3步骤后，对S3步骤所获得的各样本的初始拉剪强度值进行统计，并对统计后的各数据进行概率统计计算，然后根据概率统计计算结果，以S3步骤测试时间建立X轴坐标系；以S3步骤测试轴向压力建立Y轴坐标系；以S3步骤测试水平压力建立Z轴坐标系，从而得到样本岩土介质拉剪强度三维坐标系，然后按照0.1公斤为节点，将各样本在S3步骤的轴向压力和水平压力值在样本岩土介质拉剪强度三维坐标系中标记，即可得到岩土介质拉剪强度分析结论模型。
其中，所述的S2步骤和S3步骤作业时，在S2步骤中，每次样本安装样本均为一个检测组内所有样本，并在完成安装后即进行S3步骤的实验作业，并在当前检测组完成实验作业后，再次返回S2步骤进行另一检测组实验作业。
同时，所述的S2步骤中，在进行样本安装时，样本外径为其所在密闭腔体内径的0.5倍。
进一步优化的，所述的S3步骤中，两个水平压力源轴线之间间距为0。
实施例2
一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，包括以下步骤：
S1，土样采集，首先利用土样采集设备对待检测的岩土结构进行采样，采样是同时采集样本数量为12个，且采样时相邻两份样本之间间距为0.8米，然后将采样后的各样本分别通过真空包装袋进行真空包装封存，同时将封装后的样本静置保存在恒温恒压环境中保存，且存储时间为48小时，同时，在进行样本采集作业时，每平方米米内采集样本为4个，且每批采集样本分布在10平方米范围内，并以每平方米内样本为一个检测组；
S2，样本夹装，将S1步骤采集各样本同时通过夹具安装到实验设备上，完成安装后，确保各样本分别处于相互独立的密闭腔体内，且样本轴线与水平面垂直分布，同时使样本所处密闭腔体环境温度、压力与外部环境相同，完成所有样本安装定位后，10分钟内即需开始实验操作；
S3，实验作业，完成S2步骤后，同时通过外部高压流体介质自上向下施加轴向压力，和沿与样本轴线垂直方向施加水平压力，且轴向压力和水平压力同时施加且压力值一致，其中轴向压力与样本同轴分布，水平压力与样本轴线垂直分布且水平压力轴线与样本轴线相交，所述的水平压力源工两个，以样本轴线对称分布，且以样本轴线对称分布的水平压力源沿样本轴线自上而下分布且驱动方向相反，且轴向压力和水平压力按照每分钟增加1.5公斤的增速匀速增加并对施力时间和轴向压力和水平压力值进行连续记录，并直至监测到轴向压力和水平压力值迅速下降为止并对轴向压力和水平压力值下降时的临界值记录，所几轮的临界值即为初始拉剪强度值；
S4，数据综合处理，完成S3步骤后，对S3步骤所获得的各样本的初始拉剪强度值进行统计，并对统计后的各数据进行概率统计计算，然后根据概率统计计算结果，以S3步骤测试时间建立X轴坐标系；以S3步骤测试轴向压力建立Y轴坐标系；以S3步骤测试水平压力建立Z轴坐标系，从而得到样本岩土介质拉剪强度三维坐标系，然后按照0.5公斤为节点，将各样本在S3步骤的轴向压力和水平压力值在样本岩土介质拉剪强度三维坐标系中标记，即可得到岩土介质拉剪强度分析结论模型。
重点说明的，所述的S2步骤和S3步骤作业时，在S2步骤中，每次样本安装样本均为一个检测组内所有样本，并在完成安装后即进行S3步骤的实验作业，并在当前检测组完成实验作业后，再次返回S2步骤进行另一检测组实验作业。
同时，所述的S2步骤中，在进行样本安装时，样本外径为其所在密闭腔体内径的0.9倍，所述的S3步骤中，两个水平压力源轴线之间间距为样本高度的2/3。
实施例3
一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，包括以下步骤：
S1，土样采集，首先利用土样采集设备对待检测的岩土结构进行采样，采样是同时采集样本数量为6个，且采样时相邻两份样本之间间距为0.8米，然后将采样后的各样本分别通过真空包装袋进行真空包装封存，同时将封装后的样本静置保存在恒温恒压环境中保存，且存储时间为3小时，同时在进行样本采集作业时，每平方米米内采集样本为2个，且每批采集样本分布在8平方米范围内，并以每平方米内样本为一个检测组；
S2，样本夹装，将S1步骤采集各样本同时通过夹具安装到实验设备上，完成安装后，确保各样本分别处于相互独立的密闭腔体内，且样本轴线与水平面垂直分布，同时使样本所处密闭腔体环境温度、压力与外部环境相同，完成所有样本安装定位后，6分钟内即需开始实验操作；
S3，实验作业，完成S2步骤后，同时通过外部高压流体介质自上向下施加轴向压力，和沿与样本轴线垂直方向施加水平压力，且轴向压力和水平压力同时施加且压力值一致，其中轴向压力与样本同轴分布，水平压力与样本轴线垂直分布且水平压力轴线与样本轴线相交，所述的水平压力源工两个，以样本轴线对称分布，且以样本轴线对称分布的水平压力源沿样本轴线自上而下分布且驱动方向相反，且轴向压力和水平压力按照每分钟增加1公斤的增速匀速增加并对施力时间和轴向压力和水平压力值进行连续记录，并直至监测到轴向压力和水平压力值迅速下降为止并对轴向压力和水平压力值下降时的临界值记录，所几轮的临界值即为初始拉剪强度值；
S4，数据综合处理，完成S3步骤后，对S3步骤所获得的各样本的初始拉剪强度值进行统计，并对统计后的各数据进行概率统计计算，然后根据概率统计计算结果，以S3步骤测试时间建立X轴坐标系；以S3步骤测试轴向压力建立Y轴坐标系；以S3步骤测试水平压力建立Z轴坐标系，从而得到样本岩土介质拉剪强度三维坐标系，然后按照0.3公斤为节点，将各样本在S3步骤的轴向压力和水平压力值在样本岩土介质拉剪强度三维坐标系中标记，即可得到岩土介质拉剪强度分析结论模型。
本实施例中，所述的S2步骤和S3步骤作业时，在S2步骤中，每次样本安装样本均为一个检测组内所有样本，并在完成安装后即进行S3步骤的实验作业，并在当前检测组完成实验作业后，再次返回S2步骤进行另一检测组实验作业。
进一步优化的，所述的S2步骤中，在进行样本安装时，样本外径为其所在密闭腔体内径的0.6倍。
进一步优化的，所述的S3步骤中，两个水平压力源轴线之间间距为样本高度的1/3。
参见图2,本发明在具体实施中，其中在S2步骤中实验设备包括承载基座1、增压泵2、实验罐3、循环箱4、压力传感器5及基于单片机的控制电路6，所述承载基座1为横断面呈举行的框架结构，所述实验罐3若干，与承载基座1上端面连接并相互并联，所述实验罐3包括罐体31、主压板32、侧压板33、托盘34、驱动机构35，其中所述罐体31为轴线与承载基座1上端面垂直分布的柱状密闭腔体结构，所述托盘34嵌于罐体31内，与罐体31底部连接并与罐体31同轴分布，所述主压板32和侧压板33均嵌于罐体31内，其中主压板32与罐体31同轴分布并通过驱动机构35与罐体31上端面连接，侧压板33共两个，分别通过驱动机构35与罐体31侧表面连接，且两个侧压板33与罐体31轴线分布在同一平面范围内，且两个侧压板31沿罐体31轴线自上向下间隔分布，所述实验罐3的驱动机构35通过增压泵2与循环箱4连通并构成闭合循环管路，所述压力传感器5数量与驱动机构35数量一致，每个驱动机构35处均设一个压力传感器5，所述增压泵2、循环箱4和基于单片机的控制电路6均嵌于承载基座1内，且基于单片机的控制电路6分别与增压泵2、压力传感器5电气连接。
同时，所述的驱动机构35为液压缸、气压缸中的任意一种，且所述主压板32、侧压板33均为网板及格栅板结构中的任意一种。
此外，在具体实施中，所述基于单片机的控制电路6另设至少一个无线数据通讯装置及至少一个在线数据通讯装置，并通过通讯网络与外部数据处理计算机或服务器建立数据连接。
本发明实验操作便捷、实验方法简单且实验结果精度高，一方面可有效满足不同地质结构岩土介质拉剪强度测试分析的需要，另一方面可有效的实验作业效率高，数据获取便捷及处理便捷，同时获取数据精度高，通用性好，可有效满足较大范围内同一类型地质结构或复杂地质结构分析作业的需要。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的岩土介质拉剪强度测试分析方法包括以下步骤：
S1，土样采集，首先利用土样采集设备对待检测的岩土结构进行采样，采样是同时采集样本数量不少于3个，且采样时相邻两份样本之间间距不大于1米，然后将采样后的各样本分别通过真空包装袋进行真空包装封存，同时将封装后的样本静置保存在恒温恒压环境中保存，且存储时间不大于48小时；
S2，样本夹装，将S1步骤采集各样本同时通过夹具安装到实验设备上，完成安装后，确保各样本分别处于相互独立的密闭腔体内，且样本轴线与水平面垂直分布，同时使样本所处密闭腔体环境温度、压力与外部环境相同，完成所有样本安装定位后，5—10分钟内即需开始实验操作；
S3，实验作业，完成S2步骤后，同时通过外部高压流体介质自上向下施加轴向压力，和沿与样本轴线垂直方向施加水平压力，且轴向压力和水平压力同时施加且压力值一致，其中轴向压力与样本同轴分布，水平压力与样本轴线垂直分布且水平压力轴线与样本轴线相交，所述的水平压力源工两个，以样本轴线对称分布，且以样本轴线对称分布的水平压力源沿样本轴线自上而下分布且驱动方向相反，且轴向压力和水平压力按照每分钟增加0.1—1.5公斤的增速匀速增加并对施力时间和轴向压力和水平压力值进行连续记录，并直至监测到轴向压力和水平压力值迅速下降为止并对轴向压力和水平压力值下降时的临界值记录，所几轮的临界值即为初始拉剪强度值；
S4，数据综合处理，完成S3步骤后，对S3步骤所获得的各样本的初始拉剪强度值进行统计，并对统计后的各数据进行概率统计计算，然后根据概率统计计算结果，以S3步骤测试时间建立X轴坐标系；以S3步骤测试轴向压力建立Y轴坐标系；以S3步骤测试水平压力建立Z轴坐标系，从而得到样本岩土介质拉剪强度三维坐标系，然后按照0.1—0.5公斤为节点，将各样本在S3步骤的轴向压力和水平压力值在样本岩土介质拉剪强度三维坐标系中标记，即可得到岩土介质拉剪强度分析结论模型。
2.根据权利要求1所述的一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的S1步骤中，在进行样本采集作业时，每平方米米内采集样本为1—4个，且每批采集样本分布在5—10平方米范围内，并以每平方米内样本为一个检测组。
3.根据权利要求1所述的一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的S2步骤和S3步骤作业时，在S2步骤中，每次样本安装样本均为一个检测组内所有样本，并在完成安装后即进行S3步骤的实验作业，并在当前检测组完成实验作业后，再次返回S2步骤进行另一检测组实验作业。
4.根据权利要求1所述的一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的S2步骤中实验设备包括承载基座、增压泵、实验罐、循环箱、压力传感器及基于单片机的控制电路，所述承载基座为横断面呈举行的框架结构，所述实验罐若干，与承载基座上端面连接并相互并联，所述实验罐包括罐体、主压板、侧压板、托盘、驱动机构，其中所述罐体为轴线与承载基座上端面垂直分布的柱状密闭腔体结构，所述托盘嵌于罐体内，与罐体底部连接并与罐体同轴分布，所述主压板和侧压板均嵌于罐体内，其中主压板与罐体同轴分布并通过驱动机构与罐体上端面连接，侧压板共两个，分别通过驱动机构与罐体侧表面连接，且两个侧压板与罐体轴线分布在同一平面范围内，且两个侧压板沿罐体轴线自上向下间隔分布，所述实验罐的驱动机构通过增压泵与循环箱连通并构成闭合循环管路，所述压力传感器数量与驱动机构数量一致，每个驱动机构处均设一个压力传感器，所述增压泵、循环箱和基于单片机的控制电路均嵌于承载基座内，且基于单片机的控制电路分别与增压泵、压力传感器电气连接。
5.根据权利要求4所述的一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的驱动机构为液压缸、气压缸中的任意一种，且所述主压板、侧压板均为网板及格栅板结构中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的S2步骤中，在进行样本安装时，样本外径为其所在密闭腔体内径的0.5—0.9倍。
7.根据权利要求1所述的一种岩土介质拉剪强度测试分析方法，其特征在于：所述的S3步骤中，两个水平压力源轴线之间间距为0至样本高度的2/3。
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