專利名稱：土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土體基本力學(xué)特性的測(cè)試， 具體是一種在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬經(jīng)過(guò)飽水-疏干循環(huán)的土體，并對(duì)所述土體進(jìn)行靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試。
背景技術(shù)：
土體的靜止側(cè)壓力系數(shù)是計(jì)算靜止土壓力、研究土與結(jié)構(gòu)相互作用的關(guān)鍵參數(shù)，其是指土體在無(wú)側(cè)向變形條件(即側(cè)限條件)下側(cè)向有效應(yīng)力與豎向有效應(yīng)力之比。靜止側(cè)壓力系數(shù)能夠反映地基土體在其自重及上部荷載作用下引起的水平向應(yīng)力大小，可用于計(jì)算土體作用于擋土結(jié)構(gòu)物上的靜止土壓力大小及分布、評(píng)價(jià)擋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等，已被廣泛應(yīng)用于水利工程、土木工程、交通工程等中各類擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算之中。靜止側(cè)壓力系數(shù)的確定方法有試驗(yàn)測(cè)試法、理論計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)公式法等，其中試驗(yàn)測(cè)試法的結(jié)果最可靠。在《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL237—1999)中介紹了室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定靜止側(cè)壓力系數(shù)的方法用環(huán)刀將試驗(yàn)制備后，將帶有試樣的環(huán)刀裝入框式飽和器內(nèi)，按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的真空飽和法對(duì)試樣進(jìn)行飽和，飽和度要求達(dá)到95%以上。在測(cè)試容器的內(nèi)壁上涂一薄層硅油，然后將試樣從環(huán)刀中推入側(cè)壓儀容器內(nèi)，放上透水板、防護(hù)圈、傳壓板、鋼珠，將容器置于加壓框架正中，施加IkPa預(yù)壓力，安裝軸向位移計(jì)，并調(diào)至零位。打開(kāi)接側(cè)壓力量測(cè)裝置的閥，調(diào)平電測(cè)儀表，測(cè)記受壓室中水壓力為零時(shí)的壓力傳感器讀數(shù)Re。按壓力等級(jí)施加每級(jí)軸向壓力后，隨時(shí)調(diào)平電測(cè)儀表，測(cè)記不同時(shí)刻儀表讀數(shù)R和軸向變形直至變形穩(wěn)定為止。試驗(yàn)結(jié)束后，取出試樣稱重并測(cè)定含水率。根據(jù)公式計(jì)算獲得側(cè)向壓力，以軸向有效應(yīng)力為橫坐標(biāo)，有效側(cè)壓力為縱坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線，所得斜率即為土體靜止側(cè)壓力系數(shù)。大型水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，庫(kù)水位隨水庫(kù)調(diào)度呈周期性的上升、下降變化，并且?guī)焖坏淖兎艽?。例如長(zhǎng)江三峽水庫(kù)，按其調(diào)度計(jì)劃，正常蓄水后壩前庫(kù)水位每年在175m — 145m之間變化，庫(kù)水位最大變幅達(dá)30m。在庫(kù)水位的周期性上升、下降變化中，庫(kù)岸地下水位及攔河土石壩浸潤(rùn)線也呈周期性的上升、下降變化，且變幅往往也很大。庫(kù)水位和地下水位的周期性上升、下降變化，必然使得其變化范圍內(nèi)的庫(kù)岸土體及攔河土石壩土體經(jīng)受周期性的飽水-疏干循環(huán)作用。在飽水-疏干循環(huán)作用下，土體的靜止側(cè)壓力系數(shù)可能發(fā)生變化，這可能引起作用于沿岸擋土結(jié)構(gòu)物及樞紐結(jié)構(gòu)物上的土壓力發(fā)生變化，進(jìn)而可能影響結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定，因此，有必要對(duì)飽水-疏干循環(huán)作用下的土體靜止側(cè)壓力系數(shù)變化特征進(jìn)行研究。值得說(shuō)明的是，這里“飽水”與現(xiàn)有技術(shù)中所稱的“濕化”都是使土體由非飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，但兩者是不同的?！帮査笔菐?kù)水位下降后再次上升過(guò)程中使土體由非飽和狀態(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)的過(guò)程?！帮査卑l(fā)生前，雖然土體因重力水已經(jīng)排出而處于非飽和狀態(tài)，但土體中仍存在大量的毛細(xì)水、結(jié)合水等，含水率通常較高。而“濕化”發(fā)生前，土體沒(méi)有經(jīng)歷因庫(kù)水位和地下水位上升引起的由非飽和狀態(tài)向飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，土體通常處于半干燥狀態(tài)甚至干燥狀態(tài)，含水率通常較低。在實(shí)驗(yàn)室條件下研究土體在飽水-疏干循環(huán)條件下的靜止側(cè)壓力系數(shù)變化特性，需要盡可能真實(shí)地模擬庫(kù)岸及攔河大壩土體經(jīng)歷的飽水-疏干循環(huán)條件，但為了節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)的歷時(shí)又不能很長(zhǎng)。傳統(tǒng)試驗(yàn)方法及其系統(tǒng)是土體在飽和狀態(tài)下進(jìn)行固結(jié)，無(wú)法對(duì)試樣進(jìn)行飽水-疏干循環(huán)作用，因此無(wú)法用于研究飽水-疏干循環(huán)作用對(duì)靜止側(cè)壓力系數(shù)的影響問(wèn)題。另外，傳統(tǒng)試驗(yàn)中需先對(duì)環(huán)刀中試樣進(jìn)行飽和，再將飽和試樣從環(huán)刀推入側(cè)壓儀容器內(nèi)，這種操作方法對(duì)土樣的擾動(dòng)較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種模擬土體飽水-疏干循環(huán)過(guò)程，并研究土體飽水-疏干循環(huán)作用下靜止側(cè)壓力系數(shù)的方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試方法，包括以下步驟
1)制備靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試所需要的試樣；
2)使步驟I)中的試樣飽和； 3)疏干向試樣的頂端施加具有壓力的氣體；所述氣體從試樣的頂端緩慢向試樣的底端滲透，以驅(qū)動(dòng)試樣內(nèi)部的重力水自上而下滲透并從試樣底端排出；在本步驟的過(guò)程中，試樣頂端僅進(jìn)氣、不排氣、不進(jìn)水、不排水，試樣底端僅排水、不進(jìn)水、不進(jìn)氣、不排氣；
4)飽水從試樣的底端向試樣施加具有壓力的無(wú)氣水,或同時(shí)從試樣的底端和頂端向試樣施加具有壓力的無(wú)氣水；所述無(wú)氣水在試樣內(nèi)滲透的過(guò)程中，試樣內(nèi)部的氣體從試樣頂端排出；在本步驟的過(guò)程中，試樣頂端排氣、不排水、不進(jìn)氣，試樣頂端進(jìn)水或不進(jìn)水，試樣底端僅進(jìn)水、不排水、不進(jìn)氣、不排氣；
5)重復(fù)步驟3)、4)若干次；
6)進(jìn)行靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試。本發(fā)明的另一目的是公開(kāi)一種實(shí)現(xiàn)上述土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試方法的裝置。即一種土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，主要包括軸向加荷系統(tǒng)、土壓力傳感系統(tǒng)、水壓力傳感系統(tǒng)和壓力室。所述壓力室包括壓力室圓筒、頂蓋和底座，所述頂蓋和底座的內(nèi)部均安裝有若干管道系統(tǒng)，所述壓力室圓筒、頂蓋和底座相結(jié)合處具有氣密性。所述底座的上方安放陶土板和環(huán)形透水石，所述底座內(nèi)部的管道系統(tǒng)包括透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)、陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)和陶土板氣壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述頂蓋內(nèi)部的管道系統(tǒng)包括壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)和壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí)，試樣安放在所述陶土板和環(huán)形透水石上，所述試樣上安放試樣加載板，所述軸向加荷系統(tǒng)的傳力裝置穿過(guò)所述頂蓋后與試樣加載板相接觸。值得說(shuō)明的是，傳統(tǒng)的側(cè)壓力儀(參見(jiàn)SL237-028-1999靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn))是將通過(guò)環(huán)刀制取的土體飽和后，推入儀器中進(jìn)行測(cè)試。而本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)方案中，可以先將土體放入裝置中，再通入無(wú)氣水對(duì)土體進(jìn)行飽和，避免對(duì)土體的擾動(dòng)。進(jìn)一步地，本發(fā)明還克服了傳統(tǒng)方法及其裝置不能模擬土體飽水-疏干循環(huán)的缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)疏干，本發(fā)明采取了在試樣頂部通入氣體的方案，其目的是使得飽和或飽水試樣在氣體的作用下通過(guò)底部排水。相應(yīng)地，向疏干后的試樣底部、或向底部和頂部灌注無(wú)氣水，同時(shí)從試樣頂部排氣，即實(shí)現(xiàn)了飽水。


本發(fā)明的裝置可以通過(guò)附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。圖I為本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的 裝置中壓力室部分的結(jié)構(gòu)示意 圖3為底座部分的剖視 圖4為底座部分的俯視圖。圖中I-軸向加荷系統(tǒng)，2-壓力室，5-頂蓋，6-壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)，7-壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)，8-壓力室圓筒，9-試樣加載板，10-試樣頂部透水石，11- 土壓力傳感系統(tǒng)，12-水壓力傳感系統(tǒng)，13-陶土板，14-環(huán)形透水石，15-透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)，16-陶土板氣壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，17-陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)，18-底座，19-試樣，21-隔離帶。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。一種土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試方法，包括以下步驟
O制備靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試所需要的試樣；
2)使步驟I)中的試樣飽和；
3)疏干向試樣的頂端施加具有壓力的氣體；所述氣體從試樣的頂端緩慢向試樣的底端滲透，以驅(qū)動(dòng)試樣內(nèi)部的重力水自上而下滲透并從試樣底端排出；在本步驟的過(guò)程中，試樣頂端僅進(jìn)氣、不排氣、不進(jìn)水、不排水，試樣底端僅排水、不進(jìn)水、不進(jìn)氣、不排氣；
4)飽水從試樣的底端向試樣施加具有壓力的無(wú)氣水,或同時(shí)從試樣的底端和頂端向試樣施加具有壓力的無(wú)氣水；所述無(wú)氣水在試樣內(nèi)滲透的過(guò)程中，試樣內(nèi)部的氣體從試樣頂端排出；在本步驟的過(guò)程中，試樣頂端排氣、不排水、不進(jìn)氣，試樣頂端進(jìn)水或不進(jìn)水，試樣底端僅進(jìn)水、不排水、不進(jìn)氣、不排氣；
5)重復(fù)步驟3)、4)若干次；
6)進(jìn)行靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試。本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，主要包括軸向加荷系統(tǒng)I、土壓力傳感系統(tǒng)11、水壓力傳感系統(tǒng)12和壓力室
2。所述壓力室2包括壓力室圓筒8、頂蓋5和底座18，所述頂蓋5和底座18的內(nèi)部均安裝有若干管道系統(tǒng)，所述壓力室圓筒8、頂蓋5和底座18相結(jié)合處具有氣密性。所述底座18的上方安放陶土板13和環(huán)形透水石14，所述底座18內(nèi)部的管道系統(tǒng)包括透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15、陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17和陶土板氣壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)16。所述頂蓋5內(nèi)部的管道系統(tǒng)包括壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)6和壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)7。試驗(yàn)時(shí)，試樣19安放在所述陶土板13和環(huán)形透水石14上，所述試樣19上安放試樣加載板9，所述軸向加荷系統(tǒng)I的傳力裝置穿過(guò)所述頂蓋5后與試樣加載板9相接觸。本發(fā)明所公開(kāi)的裝置仍屬于靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)范疇，總體結(jié)構(gòu)包含了與傳統(tǒng)靜止土壓力測(cè)試中所用到的側(cè)壓儀的全部結(jié)構(gòu)。在不進(jìn)行飽水-疏干循環(huán)作用時(shí)，本發(fā)明所公開(kāi)的裝置可用于常規(guī)的土體靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試試驗(yàn)。但在進(jìn)行飽水-疏干循環(huán)作用時(shí)，其與傳統(tǒng)的靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)不同，可全自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣進(jìn)行若干次飽水-疏干循環(huán)過(guò)程，然后再進(jìn)行靜止側(cè)壓力系數(shù)的測(cè)試。裝置中，包括了傳統(tǒng)的機(jī)架、力學(xué)測(cè)量裝置、計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，軸向加荷系統(tǒng)I包括傳統(tǒng)設(shè)備中的反力架、軸向測(cè)力及位移傳感器、軸向反力傳力桿等。壓力室2為可控密閉型壓力室，安裝好試樣19后，可以通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉各管道系統(tǒng)的閥門來(lái)控制壓力室2與外界的水、氣排放輸入和輸出。實(shí)施例中，所述試樣加載板9與試樣19之間具有試樣頂部透水石10。試驗(yàn)過(guò)程中，先是安放好試樣19，再在試樣19上安放好試樣頂部透水石10，然后在試樣頂部透水石10上安放好試樣加載板9,最后安裝頂蓋5和軸向加荷系統(tǒng)I。如圖,軸向加荷系統(tǒng)I的部件進(jìn)入到壓力室2內(nèi)，需要在結(jié)合處加裝密封件，以保證關(guān)閉所有閥門后壓力室2內(nèi)部具有氣密性。實(shí)施例中，所述土壓力傳感系統(tǒng)11和水壓力傳感系統(tǒng)12安裝在壓力室圓筒8四周。應(yīng)該注意到的是，所述土壓力傳感系統(tǒng)11和水壓力·傳感系統(tǒng)12與傳統(tǒng)試驗(yàn)中的結(jié)構(gòu)相同。在進(jìn)行飽水-疏干循環(huán)的過(guò)程中，土壓力傳感系統(tǒng)11和水壓力傳感系統(tǒng)12均不參與工作。在飽水-疏干循環(huán)后，土壓力傳感系統(tǒng)11和水壓力傳感系統(tǒng)12的工作方式同傳統(tǒng)試驗(yàn)。進(jìn)一步地，所述陶土板13為圓盤狀，所述環(huán)形透水石14環(huán)繞陶土板13，所述陶土板13與環(huán)形透水石14之間是既不透水也不透氣的隔離帶21。環(huán)形透水石14和/或陶土板13的側(cè)面與底座18的結(jié)合處應(yīng)該氣密。所述底座18內(nèi)部的管道系統(tǒng)均包括若干具有閥門的管路，通過(guò)閥門的開(kāi)閉來(lái)控制壓力室與外界的水氣連通。顧名思義，所述透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15在壓力室2內(nèi)的出口在環(huán)形透水石14下方；陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17和陶土板氣壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)16在壓力室2內(nèi)的出口在陶土板13下方。陶土板13只透水不透氣，環(huán)形透水石14既透水又透氣的性質(zhì)對(duì)試驗(yàn)效果的影響參見(jiàn)后文對(duì)裝置工作過(guò)程的描述。進(jìn)一步地，所述壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)7的管道穿透所述加載板9后，與所述試樣頂部透水石10接觸。使得壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)7中注入的水直接浸入試樣19。本裝置的試樣19在裝入裝置前并不需要預(yù)先進(jìn)行飽和操作。即可以待試樣裝入裝置后，通過(guò)頂部和/或底部的進(jìn)出水系統(tǒng)向試樣19供水，并通過(guò)頂部的排氣系統(tǒng)排氣，使其飽和。避免了在裝置外部飽和操作時(shí)對(duì)試樣19的擾動(dòng)。在裝置內(nèi)安裝好飽和試樣19或已經(jīng)對(duì)試樣19飽水后，其疏干過(guò)程的操作方法是打開(kāi)壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)6的進(jìn)氣閥門，向壓力室通入壓力氣體，使氣體自試樣19的頂端通過(guò)試樣緩慢向試樣的底端滲透。同時(shí)，打開(kāi)陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17的排水閥門，使試樣內(nèi)部的重力水在壓力氣體的推動(dòng)下自上而下滲透，并從與圓盤形陶土板13相連的陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17的排水閥門排出；與此同時(shí)，為了加快“疏干”過(guò)程，打開(kāi)壓力室底部透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15的排水閥門，使試樣內(nèi)部的重力水在壓力氣體的推動(dòng)下同時(shí)從與環(huán)形透水石14相連的透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15的排水閥門排出，但壓力室底部透水石進(jìn)出水系統(tǒng)15的排水閥門需在“疏干”過(guò)程完成前關(guān)閉，并先于壓力室底部陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17的排水閥門關(guān)閉前關(guān)閉。另外，一旦發(fā)現(xiàn)壓力室底部透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15的排水閥門排氣，即刻關(guān)閉該閥門。原因是如果不關(guān)閉透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15的閥門，該閥門會(huì)一直排氣，水分卻因沒(méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)力而殘留在試樣19內(nèi)排不出。關(guān)閉透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15的排水閥門后，由于陶土板13不透氣，試樣19中的水分會(huì)在氣壓驅(qū)動(dòng)下從陶土板13下方的陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17的閥門中排出，達(dá)到較好的疏干效果。試樣飽水過(guò)程的操作方法打開(kāi)壓力室底部陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17的進(jìn)水閥門，并啟動(dòng)陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)17，從試樣19底部通入具有壓力的無(wú)氣水。同時(shí)，可以打開(kāi)壓力室底部透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)15的進(jìn)水閥門，同樣從試樣19底部通入具有壓力的無(wú)氣水。為了加快“飽水”過(guò)程，還可以打開(kāi)壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)7的進(jìn)水閥門，從試樣頂部通入具有壓力的無(wú)氣水。當(dāng)然，在打開(kāi)通入無(wú)氣水的過(guò)程中，壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)6的排氣閥門需要打開(kāi)。無(wú)氣水自試樣的底端和/或頂端向試樣19內(nèi)部滲透，試樣19內(nèi)部的氣體隨著無(wú)氣水的滲透逐漸從壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)6的排氣閥門中排出。完成若干次飽水-疏干循環(huán)后，試樣總側(cè)壓力測(cè)試和試樣孔隙水壓力測(cè)試較為簡(jiǎn)單，基本操作同傳統(tǒng)試樣。一般將3個(gè)土壓力傳感器系統(tǒng)11等間距裝置于壓力室圓筒8上，試驗(yàn)中可同時(shí)測(cè)試試樣的總側(cè)壓力。3個(gè)土壓力傳感系統(tǒng)所測(cè)得的總側(cè)壓力平均值為試樣總側(cè)壓力；土壓力傳感器系統(tǒng)11在壓力室圓筒8內(nèi)壁面上的形態(tài)為圓弧面圓形，圓弧面圓 形的直徑大于試樣中最大顆粒粒徑的I. 5 2. O倍，以避免因試樣最大顆粒粒徑過(guò)大對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。與土壓力傳感系統(tǒng)11相似。一般將3個(gè)水壓力傳感系統(tǒng)12也等間距裝置于壓力室圓筒8上，試驗(yàn)中可同時(shí)測(cè)試試樣的孔隙水壓力，3個(gè)孔隙水壓力傳感系統(tǒng)所測(cè)得的孔隙水壓力平均值為試樣孔隙水壓力。孔隙水壓力傳感器系統(tǒng)12在壓力室圓筒8內(nèi)壁面上的形態(tài)也為圓弧面圓形；為避免試驗(yàn)中試樣細(xì)小顆粒堵塞孔隙水壓力傳感器而影響測(cè)試結(jié)果，水壓力傳感系統(tǒng)12內(nèi)的孔隙水壓力傳感器的感應(yīng)端不正對(duì)試樣。
權(quán)利要求
1.一種土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟 1)制備靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試所需要的試樣； 2)使步驟I)中的試樣飽和； 3)疏干向試樣的頂端施加具有壓力的氣體；所述氣體從試樣的頂端緩慢向試樣的底端滲透，以驅(qū)動(dòng)試樣內(nèi)部的重力水自上而下滲透并從試樣底端排出；在本步驟的過(guò)程中，試樣頂端僅進(jìn)氣、不排氣、不進(jìn)水、不排水，試樣底端僅排水、不進(jìn)水、不進(jìn)氣、不排氣； 4)飽水從試樣的底端向試樣施加具有壓力的無(wú)氣水,或同時(shí)從試樣的底端和頂端向試樣施加具有壓力的無(wú)氣水；所述無(wú)氣水在試樣內(nèi)滲透的過(guò)程中，試樣內(nèi)部的氣體從試樣頂端排出；在本步驟的過(guò)程中，試樣頂端排氣、不排水、不進(jìn)氣，試樣頂端進(jìn)水或不進(jìn)水，試樣底端僅進(jìn)水、不排水、不進(jìn)氣、不排氣； 5)重復(fù)步驟3)、4)若干次； 6)進(jìn)行靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試。
2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述方法的土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，主要包括軸向加荷系統(tǒng)(I)、土壓力傳感系統(tǒng)(U)、水壓力傳感系統(tǒng)(12)和壓力室(2)，其特征在于所述壓力室(2)包括壓力室圓筒(8)、頂蓋(5)和底座(18)，所述頂蓋(5)和底座(18)的內(nèi)部均安裝有若干管道系統(tǒng)，所述壓力室圓筒(8)、頂蓋(5)和底座(18)相結(jié)合處具有氣密性； 所述底座(18)的上方安放陶土板(13)和環(huán)形透水石(14)，所述底座(18)內(nèi)部的管道系統(tǒng)包括透水石底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)(15 )、陶土板底側(cè)進(jìn)出水系統(tǒng)(17 )和陶土板氣壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)(16)； 所述頂蓋(5)內(nèi)部的管道系統(tǒng)包括壓力室頂部進(jìn)出氣系統(tǒng)(6)和壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)(7)； 試驗(yàn)時(shí)，試樣(19)安放在所述陶土板(13)和環(huán)形透水石(14)上，所述試樣(19)上安放試樣加載板(9)，所述軸向加荷系統(tǒng)(I)的傳力裝置穿過(guò)所述頂蓋(5)后與試樣加載板(9)相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于所述試樣加載板(9)與試樣(19)之間具有試樣頂部透水石(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于所述土壓力傳感系統(tǒng)(11)和水壓力傳感系統(tǒng)(12)安裝在壓力室圓筒(8)四周。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于所述陶土板(13)為圓盤狀，所述環(huán)形透水石(14)環(huán)繞陶土板(13)，所述陶土板(13)與環(huán)形透水石(14)之間是既不透水也不透氣的隔離帶(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于所述壓力室頂部進(jìn)水系統(tǒng)(7)的管道穿透所述加載板(9)后，與所述試樣頂部透水石(10)接觸。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種模擬土體飽水-疏干循環(huán)過(guò)程，并研究土體飽水-疏干循環(huán)作用下靜止側(cè)壓力系數(shù)的方法。即一種土體飽水-疏干循環(huán)靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試方法，包括以下步驟1)制備靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試所需要的試樣；2)使步驟1)中的試樣飽和；3)疏干；4)飽水；5)重復(fù)步驟3)、4)若干次；6)進(jìn)行靜止側(cè)壓力系數(shù)測(cè)試。實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置主要包括軸向加荷系統(tǒng)、土壓力傳感系統(tǒng)、水壓力傳感系統(tǒng)和壓力室。試驗(yàn)時(shí)，試樣安放在所述陶土板和環(huán)形透水石上，所述試樣上安放試樣加載板，所述軸向加荷系統(tǒng)的傳力裝置穿過(guò)所述頂蓋后與試樣加載板相接觸。
文檔編號(hào)G01N3/00GK102944467SQ20121051341
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者王俊杰, 趙迪, 梁越, 劉明維 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)