CN209640106U - 一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器 - Google Patents
一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及黄土‑砒砂岩的二元结构类型土质分析领域，具体为一种测试黄土‑砒砂岩界面稳定性检测器；检测器安装于底板上，底板四角位置的螺栓孔内安装有支撑杆，在支撑杆上端安装有顶板，通过顶板安装有轴向力驱动部，所述轴向力驱动部与数据采集控制器连接，在底板上通过安装面板限制有试样区，轴向力驱动部端安装的荷载传递板对应嵌套于试样区内，所述底板在试样区对应的上表面上设有水分加载部，水分加载部与压力/体积控制器和数据采集控制器依次连接，所述数据采集控制器与计算机连接；其有益效果为：本装置获取数据对于工程中治理二元结构界面失稳问题可提供丰富的基础数据，对于揭示二元结构失稳的内在机制可提供重要的技术支撑。
Description
技术领域
本实用新型涉及黄土-砒砂岩的二元结构类型土质分析领域，具体为一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器。
背景技术
黄土高原区分布范围较广，在陇东部分黄土分布区出现黄土-砒砂岩的二元结构类型，该二元结构位于黄土梁峁区靠近沟谷位置，而该位置也是上述区域进行公路修建以及房屋修建的重要活动区域。对于人类工程活动较为频繁的黄土梁峁区近沟谷位置，工程活动中往往需要平整场地和开挖坡脚，随着开挖的进行，黄土-砒砂岩二元结构便直接裸露在外，该结构在遇水后极其容易产生失稳破坏，先期遇水产生的微小变形将会严重破坏公路挡墙以及边坡设置的防护措施，一旦整体破坏后，将引起上覆黄土产生滑塌甚至形成黄土滑坡，对于公路以及房屋的安全性构成严重的威胁。
目前对于该二元结构界面的稳定性关注极少，只通过数值模拟的方法对于二元结构稳定性在开挖方式不同条件下的稳定性进行分析，鲜有对该二元结构遇水后的稳定性及失稳模式进行试验研究。数值模拟方法能够从宏观上对地质现象进行分析，但数值模拟过程中做了大量的假设条件，假设条件的使用致使部分地质现象在数值分析的过程中产生失真现象，与真实情况不相符合，且不能够从根本上揭示地质现象的演化过程。具体现有技术中存在的缺点有：1、现有技术通过数值模拟方法对于黄土-砒砂岩二元结构进行模拟分析，由于数值计算中使用了大量的假设条件，致使岩土性质等在模型中与真实赋存条件下的状况存在显著差异性，其模拟结果不足以反映上述二元结构的稳定性特征。2、数值模拟仅仅模拟了整个地质体在不同开挖方式下的稳定性，对于黄土-砒砂岩二元结构界面本身的稳定性并未进行介绍。
实用新型内容
本实用新型提供了一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，有效的解决了背景技术中叙述的问题，本装置基于室内试验，通过设置不同的补水条件，对黄土-砒砂岩二元结构的稳定性进行模拟分析，通过试验现象揭示该二元结构遇水后的失稳过程，关闭补水阀门可对该二元结构在自然上覆压力作用下的稳定性进行分析，获得的试验数据对于在陇东黄土梁峁区修建公路挡墙及边坡支护措施的安全运营均发挥着重要的作用。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案具体如下：
一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：检测器安装于底板10上，底板10四角位置的螺栓孔15内安装有支撑杆9，在支撑杆9上端安装有顶板5，通过顶板安装有轴向力驱动部，所述轴向力驱动部与数据采集控制器6连接，在底板10上通过安装面板201限制有试样区2，轴向力驱动部端安装的荷载传递板12对应嵌套于试样区2内，所述底板10在试样区2对应的上表面上设有水分加载部，水分加载部与压力/体积控制器8和数据采集控制器6依次连接，所述数据采集控制器6与计算机7连接。
所述轴向力驱动部由轴向力加载器301和轴向力加载控制器302组成，轴向力加载器301优选液压杆装置。
所述安装面板201为四块有机玻璃面板，其中两块安装面板201为固定面板，另外两块安装面板201为可拆卸面板。
所述载荷传递板12上安装有于数据采集控制器6连接的位移传感器4。
所述安装面板201内表面安装有若干孔压/水分传感器1，孔压/水分传感器1与数据采集控制器连接。
所述水分加载部在底板10上设置有进水孔13和底部水分连接槽14，在底部水分连接槽14上安装有孔隙水压力传感器11，孔隙水压力传感器11与压力/体积控制器8和数据采集控制器6依次连接。
所述底板10上设置管路/线路预留孔16。
本实用新型的有益效果为：1、本装置对于黄土-砒砂岩二元结构自身的稳定性可以进行测试分析，能够获得二元结构界面失稳过程中的变形数据及应力变化数据，同时实现了测试中的可视化，上述数据对于工程中治理二元结构界面失稳问题可提供丰富的基础数据。
2、本装置对于黄土-砒砂岩二元结构在遇水与天然状态的稳定性可以进行测试分析，而且整个过程中补水量可以实时调控，试验精度大大提高，同时可建立补水质量与二元结构失稳破坏之间的内在联系，对于揭示二元结构失稳的内在机制可提供重要的技术支撑。
3、本装置中通过位移传感器与轴向力加载系统相结合，实现试验的自馈式控制，轴向力加载系统根据位移量的大小数据可进行轴向力加载或者卸载以及荷载数值的精确化控制，实现了测试黄土-砒砂岩二元结构界面稳定性的自动化过程。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是水分加载不结构示意图；
图中所示：孔压/水分传感器1、试样区2、安装面板201、轴向力加载器301、轴向力加载控制器302、位移传感器4、顶板5、数据采集控制器6、计算机7、压力/体积控制器8、支撑杆9、底板10、孔隙水压力传感器11、荷载传递板12、进水孔13、底部水分连接槽14、螺栓孔15、管路/线路预留孔16。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本实用新型的技术方案：
实施例1
如图1，图中孔压/水分传感器1、试样区2、安装面板201、轴向力加载器301、轴向力加载控制器302、位移传感器4、顶板5、数据采集控制器6、计算机7、压力/体积控制器8、支撑杆9和底板10。
孔压/水分传感器1主要用于测试底部水位升高过程中上部黄土的水分变化，饱和后则测试产生的孔隙水压力数值。
试样区2用于安装试样，试样由上部黄土和底部砒砂岩组成，二元结构恰好位于试样区中间部位。试样区2的四个安装面板201均有有机玻璃组成，其中两块有机玻璃板厚度相对较大，处于固定位置，另外两块有机玻璃板相对较薄，可以根据试验条件进行人工拆除(进行试样在无侧限条件下的测试分析)，安装后亦可使用(进行有侧限条件下的测试试验)，通过有机玻璃面板可以实时观察到试样的破坏过程。
轴向力加载控制器302和轴向力加载器301主要进行轴向荷载的施加，模拟黄土-砒砂岩二元结构在自然界的受力情况。位移传感器4主要用于测试二元结构变形过程中轴向位移的变化规律。轴向力加载不安装于顶板5上，同时顶板5通过支撑杆9安装于底板10上的四个螺栓孔15上。
数据采集控制器6主要采集装置中轴向力加载控制器302、孔隙水压力传感器11、位移传感器4、体积/压力控制器8以及孔压/水分传感器1的数值，而且各个传感器与数据采集控制器6均通过数据线通讯连接。计算机7主要用于数据采集和储存，基于软件平台对黄土-砒砂岩二元结构界面之间的稳定性进行测试分析。压力/体积控制器8主要向试样的底部进行注水操作，模拟二元结构遇水后的失稳过程。底板10用于放置试样区2及孔隙水压力传感器11等。
如图2所示，孔隙水压力传感器11、荷载传递板12、进水孔13、底部水分连接槽14、螺栓孔15和管路/线路预留孔16。孔隙水压力传感器11用于测试底部的孔隙水压力。进水孔13主要连接压力/体积控制器8和底部水分连接槽14。底部水分连接槽14主要将底部进入的水分进行均匀分开，确保能够从统一的平面上进行增湿。
具体操作步骤如下：1.试样安装、首先将现场采集的黄土试样和砒砂岩试样按照试样试样区2的尺寸削制完成，然后将试样放入试样区2中，检查各个传感器的工作状态，确认设备可以正常开展工作。
2.开始试验。按照黄土-砒砂岩的实际埋深情况确认上部压力，然后通过轴向力加载部向试样施加轴向力，观察试样的变形情况，如果位移传感器4采集的数据达到稳定后即可开始进行注水，基于压力/体积控制器8进行注水，可以进行恒流量注水试验和恒水头注水试验，记录二元结构截面在遇水后的稳定性状况，同时根据需要设置可拆卸的侧板进行对应的试验测试。
3.结束试验。试验结束后首先进行卸荷操作，然后对试样放置容器进行清理，关闭数据采集控制器6和计算机7，将试验数据进行保存。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：检测器安装于底板上，底板四角位置的螺栓孔内安装有支撑杆，在支撑杆上端安装有顶板，通过顶板安装有轴向力驱动部，所述轴向力驱动部与数据采集控制器连接，在底板上通过安装面板限制有试样区，轴向力驱动部端安装的荷载传递板对应嵌套于试样区内，所述底板在试样区对应的上表面上设有水分加载部，水分加载部与压力/体积控制器和数据采集控制器依次连接，所述数据采集控制器与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：所述轴向力驱动部由轴向力加载器和轴向力加载控制器组成，轴向力加载器选用液压杆装置。
3.根据权利要求1所述的一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：所述安装面板为四块有机玻璃面板，其中两块安装面板为固定面板，另外两块安装面板为可拆卸面板。
4.根据权利要求1所述的一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：所述荷载传递板上安装有于数据采集控制器连接的位移传感器。
5.根据权利要求1所述的一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：所述安装面板内表面安装有若干孔压/水分传感器，孔压/水分传感器与数据采集控制器连接。
6.根据权利要求1所述的一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：所述水分加载部在底板上设置有进水孔和底部水分连接槽，在底部水分连接槽上安装有孔隙水压力传感器，孔隙水压力传感器与压力/体积控制器和数据采集控制器依次连接。
7.根据权利要求1所述的一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器，其特征在于：所述底板上设置管路/线路预留孔。
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| CN201920249881.9U CN209640106U (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器 |
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| CN201920249881.9U CN209640106U (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 一种测试黄土-砒砂岩界面稳定性检测器 |
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| CN (1) | CN209640106U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112067481B (zh) * | 2020-09-02 | 2023-11-21 | 内蒙古大学 | 一种智能化岩土力学参数测试系统 |
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2019
- 2019-02-27 CN CN201920249881.9U patent/CN209640106U/zh active Active
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| CN112067481B (zh) * | 2020-09-02 | 2023-11-21 | 内蒙古大学 | 一种智能化岩土力学参数测试系统 |
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