一種土體流動柔性邊界試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]一種試驗裝置，特別是一種適用于土體研宄的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]我國領土遼闊、人口眾多，又是一個多山國家，山地、高原和丘陵占我國國土面積的高達69%，每年都會有大量的滑坡和泥石流等土體流動破壞所致的地質(zhì)災害發(fā)生。研宄土體流動變形特性對揭示滑坡、泥石流地質(zhì)災害的研宄以及山區(qū)建設場地的選址有著重要的意義。目前，傳統(tǒng)的土體流動研宄試驗裝置均采用剛性邊界。由于土體在發(fā)生流動過程中上部荷載并不會發(fā)生變化，且無變形的限制。因此采用傳統(tǒng)的土體流動剪切試驗裝置研宄土體流動破壞問題便會無法避免由于土體流動過程中出現(xiàn)的應力集中現(xiàn)象，將會在很大程度上影響試驗結(jié)果，使得測得的粘滯系數(shù)偏大，從而影響工程的安全性。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，功能多，解決了以前只能基于剛性邊界研宄土體流動破壞試驗所引起的局部應力集中的問題的土體流動柔性邊界試驗裝置，本實用新型可以通過對橡皮膜內(nèi)施加法向應力，實現(xiàn)基于柔性邊界的土體流動試驗，可以更為準確的揭示土體流動過程的力學性質(zhì)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目標，本實用新型采用如下的技術方案:
[0005]一種土體流動柔性邊界試驗裝置，包括:容納土體試樣的環(huán)剪切室，控制環(huán)剪切室的旋轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動組件，連接于環(huán)剪切室的圍壓控制裝置；環(huán)剪切室組成有:容納土體試樣的容納槽，位于容納槽內(nèi)的內(nèi)環(huán)，位于容納槽外圍的外環(huán)，內(nèi)環(huán)、外環(huán)相對轉(zhuǎn)動帶動土體試樣形成剪切的剪切面，封閉容納槽上的橡皮膜。
[0006]前述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，內(nèi)環(huán)為金屬內(nèi)環(huán)，外環(huán)為透明鋼化玻璃外環(huán)。
[0007]前述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，內(nèi)環(huán)設有凸起。
[0008]前述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，凸起為多個。
[0009]前述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，多個凸起的中心點的連線為圓形。
[0010]前述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，驅(qū)動組件包括:馬達，連接于馬達與環(huán)剪切室之間的力感應器。
[0011]前述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，圍壓控制裝置包括:壓力控制機，連接于上述壓力控制機與橡皮膜之間的閥門。
[0012]本實用新型的有益之處在于:本實用新型通過液壓控制土體試樣的上邊界壓力，基于實際工程中所遇到的土體發(fā)生連續(xù)性流動破壞問題，通過控制橡皮膜內(nèi)部的液壓，給土體試樣上部以固定的均布壓力荷載邊界；通過內(nèi)環(huán)裝置實現(xiàn)不同剪切速率、無限剪應變土體流動過程，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的土體形成流動，整個試驗過程中適時記錄剪切力與液壓波動等參數(shù)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，試驗效果好，解決了過去只能通過剛性邊界研宄土體流動破壞而不能真實的反應實際工程中土體發(fā)生流動的破壞過程，并且傳感器可以重復利用，節(jié)省成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型的一種實施例環(huán)剪切室的俯視圖；
[0015]圖3是本實用新型的一種實施例環(huán)內(nèi)環(huán)的俯視圖；
[0016]圖中附圖標記的含義:
[0017]I環(huán)剪切室，2容納槽，3剪切面，4內(nèi)環(huán)，401凸起，5外環(huán)，6橡皮膜，7馬達，8力感應器，9閥門，10壓力控制機，11 土體試樣。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作具體的介紹。
[0019]一種土體流動柔性邊界試驗裝置，包括:容納土體試樣11的環(huán)剪切室1，控制環(huán)剪切室I的旋轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動組件，連接于環(huán)剪切室I的圍壓控制裝置；環(huán)剪切室I組成有:容納土體試樣11的容納槽2，位于容納槽2內(nèi)的內(nèi)環(huán)4，位于容納槽2外圍的外環(huán)5，內(nèi)環(huán)4、外環(huán)5相對轉(zhuǎn)動帶動土體試樣形成剪切的剪切面3，封閉容納槽2上的橡皮膜6。作為一種優(yōu)選，內(nèi)環(huán)4為金屬內(nèi)環(huán)4，外環(huán)5為透明鋼化玻璃外環(huán)5 ;從而可以適時的觀測并直觀的記錄土體流動的破壞過程。為了實現(xiàn)土體的流動，內(nèi)環(huán)4設有凸起401 ;作為一種優(yōu)選，凸起401為多個，多個凸起401的中心點的連線為圓形。
[0020]驅(qū)動組件包括:馬達7，連接于馬達7與環(huán)剪切室I之間的力感應器8。圍壓控制裝置包括:壓力控制機10，連接于上述壓力控制機10與橡皮膜6之間的閥門9。根據(jù)試驗所需的密實度，將試樣裝進環(huán)剪室中至設定的高度，在試驗上部放置橡皮膜6，并封閉剪切室頂部。根據(jù)試驗工況調(diào)節(jié)壓力控制機10制至設定的法向壓力。設定馬達7轉(zhuǎn)動速度，實現(xiàn)特定剪切速率下由內(nèi)環(huán)4轉(zhuǎn)動所形成的土體流動試驗過程，扭力傳感器開始讀數(shù)并存儲。
[0021]試驗系統(tǒng)利用液壓控制的柔性邊界，結(jié)合土體流動剪切試驗方法；本實用新型可以實現(xiàn)與實際工程中所遇到的土體流動破壞的真實過程，并可獲得該過程中剪切力、邊界壓力的變化。本實用新型不同于基于剛性邊界，以橡皮膜6內(nèi)部液體(水或油)的壓力控制土體試樣11上部的垂向壓力，實現(xiàn)柔性邊界的均布荷載?？梢酝ㄟ^透明鋼化玻璃外環(huán)5適時的觀測并直觀的記錄土體流動的破壞過程。本實用新型通過液壓控制土體試樣11的上邊界壓力，基于實際工程中所遇到的土體發(fā)生連續(xù)性流動破壞問題，通過控制橡皮膜6內(nèi)部的液壓，給土體試樣11上部以固定的均布壓力荷載邊界；通過內(nèi)環(huán)4裝置實現(xiàn)不同剪切速率、無限剪應變土體流動過程，內(nèi)環(huán)4和外環(huán)5之間的土體形成流動，整個試驗過程中適時記錄剪切力與液壓波動等參數(shù)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，試驗效果好，解決了過去只能通過剛性邊界研宄土體流動破壞而不能真實的反應實際工程中土體發(fā)生流動的破壞過程，并且傳感器可以重復利用，節(jié)省成本。
[0022]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，包括:容納土體試樣的環(huán)剪切室，控制環(huán)剪切室的旋轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動組件，連接于上述環(huán)剪切室的圍壓控制裝置；上述環(huán)剪切室組成有:容納土體試樣的容納槽，位于上述容納槽內(nèi)的內(nèi)環(huán)，位于上述容納槽外圍的外環(huán)，上述內(nèi)環(huán)、外環(huán)相對轉(zhuǎn)動帶動土體試樣形成剪切的剪切面，封閉上述容納槽上的橡皮膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，上述內(nèi)環(huán)為金屬內(nèi)環(huán)，上述外環(huán)為透明鋼化玻璃外環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，上述內(nèi)環(huán)設有凸起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，上述凸起為多個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，多個上述凸起的中心點的連線為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，上述驅(qū)動組件包括:馬達，連接于上述馬達與環(huán)剪切室之間的力感應器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土體流動柔性邊界試驗裝置，其特征在于，上述圍壓控制裝置包括:壓力控制機，連接于上述壓力控制機與橡皮膜之間的閥門。
【專利摘要】本實用新型公開了一種土體流動柔性邊界試驗裝置,包括：容納土體試樣的環(huán)剪切室，控制環(huán)剪切室的旋轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動組件，連接于環(huán)剪切室的圍壓控制裝置；環(huán)剪切室組成有：容納土體試樣的容納槽，位于容納槽內(nèi)的剪切面，位于容納槽內(nèi)的內(nèi)環(huán)，位于容納槽外圍的外環(huán)，封閉容納槽上的橡皮膜。本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，功能多，解決了以前只能基于剛性邊界研究土體流動破壞試驗所引起的局部應力集中的問題的土體流動柔性邊界試驗裝置，本實用新型可以通過對橡皮膜內(nèi)施加法向應力，實現(xiàn)基于柔性邊界的土體流動試驗，可以更為準確的揭示土體流動過程的力學性質(zhì)。
【IPC分類】G01N3-24
【公開號】CN204556410
【申請?zhí)枴緾N201520155915
【發(fā)明人】鄭虎, 趙燕容, 王錦國, 周志芳, 朱旭芬
【申請人】河海大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月19日