專利名稱：一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變試驗方法
技術領域：
本發(fā)明是一種土工測試方法，屬于土木(巖土)工程技術領域。
背景技術：
國內(nèi)外學者把地質體分為巖體(巖石)和土體(土)，它們分別成為巖石力學與土力學各自獨立的研究對象，在這種思潮的引導下，膨脹巖與膨脹土的研究是分別進行的，但隨著研究的深入，各國都遇到了大量的“巖不巖、土不土”，“似巖非巖、似土非土”的地質體。1993年在雅典召開的國際研討會上提出了有別于巖石和土的概念“軟巖/硬土”，倡導進行專門研究。針對這種“軟巖/硬土”，不同試驗規(guī)范規(guī)定的試驗條件下，膨脹性巖土的變形與強度指標相差甚大，巖石試驗方法獲得的模量相當于土工試驗結果的9-30倍。特別是巖土體的長期蠕變強度及其規(guī)律的測試更是亟待解決的問題。長期以來，進行巖土體試樣的長期單軸抗壓強度都是利用短期的抗壓強度值代替，主要因為單軸抗壓長期強度測試周期較長，儀器控制不夠穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)離散性大等原因。而國內(nèi)外學者對長期強度的認識分歧很大，主要有以下4種學派①長期強度降低派，持這種論點的學者較多；②長期強度提高派；③長期強度不變派；④長期強度不定派。軟巖/硬土的長期蠕變抗剪強度要根據(jù)具體條件，通過理論分析與試驗測試才能下結論。在不同試驗條件下測試軟巖/硬土的長期蠕變強度，是進行理論分析的基礎。目前國內(nèi)外還沒有較為成熟的用來量測軟巖/硬土在無側限壓力下單軸抗壓蠕變試驗方法。該申請就是要發(fā)明一種針對軟巖/硬土在飽和狀態(tài)或非飽和狀態(tài)條件下的單軸抗壓蠕變試驗裝置，用來測試其蠕變特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變試驗方法，解決軟巖/硬土在飽和或非飽和狀態(tài)下的長期蠕變與長期抗壓強度的量測問題。本發(fā)明的技術解決方案，其特征是利用一種試驗裝置進行飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變測試，該裝置包括水箱1，加壓框架2，螺栓3，千分表4，壓力室5，進水管6，進水管閥門7，排水管8，排水管閥門9，轉動軸10，加壓軸11，上排水管12，上排水管閥門13，導水管14,頂帽15,上透水石16,試樣17,下透水石18,底座19,量水管20,導水管閥門21,下排水管閥門22，下排水管23，壓力室底座24，固定栓25，砝碼26，大砝碼27，第一吊鉤28，第二吊鉤29，加壓杠桿30。水箱I通過進水管6與壓力室底座24相連，進水管6通過進水管閥門7控制，排水管8通過排水管閥門9控制，上排水管12通過上排水管閥門13控制，下排水管23通過下排水管閥門22控制，壓力室5通過導水管14與量水管20相連，導水管14通過導水管閥門21控制，底座19上面安裝下透水石18，下透水石18上面安裝套有橡膠膜的試樣17，試樣17上面安裝上透水石16，上透水石16上面安裝頂帽15，頂帽15對準加壓軸11，加壓軸11穿過壓力室5與加壓框架2連接，壓力室5通過螺栓3與壓力室底座24連接，壓力室5上安裝有千分表4，加壓框架2通過固定栓25與壓力室底座24連接，固定栓25、大砝碼27與加壓杠桿30通過轉動軸10、第一吊鉤28連接，加壓杠桿30與砝碼26通過第二吊鉤29連接。本發(fā)明優(yōu)點儀器制造簡單，測量精度高，滿足樣品固結、蠕變控制要求，可以直接測定各種軟巖、硬土在飽和或非飽和條件下的長期蠕變抗壓強度與變形參數(shù)。本發(fā)明適用范圍可用于土木工程中遇到的各種軟巖、硬土的室內(nèi)或現(xiàn)場測試，適用于無側限壓力下軟巖/硬土飽和與非飽和長期蠕變抗壓強度與變形參數(shù)的測量。



圖I是測量單軸壓縮蠕變試驗方法所用試驗裝置的結構示意圖。其中有水箱1，加壓框架2，螺栓3，千分表4，壓力室5，進水管6，進水管閥門7，排水管8，排水管閥門9，轉動軸10,加壓軸11，上排水管12,上排水管閥門13,導水管14,頂帽15,上透水石16,試樣17,下透水石18,底座19,量水管20,導水管閥門21,下排水管閥門22,下排水管23,壓力室底座24，固定栓25，砝碼26。圖2是圖I的A-A右視圖。其中有轉動軸10，固定栓25，砝碼26，大砝碼27，第一吊鉤28，第二吊鉤29，加壓杠桿30。
具體實施例方式實施例用于量測軟巖/硬土單軸壓縮變形的試驗方法如下(I)試樣飽和條件下的蠕變試驗方法①安裝試樣先將試樣17進行抽氣飽和，并浸泡上透水石16和下透水石18，然后把下透水石18放在底座19上，將飽和后的試樣17套上橡膠膜安裝在下透水石18上，試樣17上放置上透水石16，上透水石16頂部加蓋頂帽15，并用橡膠圈固定頂帽15和底座19。②充水準備將壓力室5安裝在壓力室底座24上，擰緊螺栓3，將加壓軸11對準頂帽15，關閉排水管閥門9，依次打開導水管閥門21、上排水管閥門13和進水管閥門7，將壓力室5充滿水直到量水管20中充滿一半水，關閉進水管閥門7。③試樣加載打開下排水管閥門22，將加壓軸11接觸頂帽15，調(diào)節(jié)千分表4，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強度大小，按要求放置砝碼26，進行單軸加載試驗，24小時后關閉下排水管閥門22，通過量水管20進行試樣17體積變化的量測，通過千分表4量測試樣17的軸向應變，通過砝碼26獲取垂直壓力，通過計時器計算試驗時間。(2)試樣非飽和條件下的蠕變試驗方法①安裝試樣將浸濕后的下透水石18放在底座19上，下透水石18表面貼上濾紙，將天然試樣17套上橡膠膜安裝在下透水石18上，試樣17上表面貼上濾紙，濾紙上放置浸濕后的上透水石16，上透水石16頂部加蓋頂帽15，并用橡膠圈固定頂帽15和底座19。②充水準備將壓力室5安裝在壓力室底座24上，擰緊螺栓3，將加壓軸11對準頂帽15，依次關閉排水管閥門9和上排水管閥門13，打開導水管閥門21和進水管閥門7，將壓力室5充滿水直到量水管20中充滿一半水，關閉進水管閥門7。③試樣加載打開下排水管閥門22，將加壓軸11接觸頂帽15，調(diào)節(jié)千分表4，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強度大小，按要求放置砝碼26，進行單軸加載試驗，24小時后關閉下排水管閥門22，通過量水管20進行試樣17體積變化的量測，通過千分表4量測試樣17的軸向應變，通過砝碼26獲取垂直壓力，通過計時器計 算試驗時間。
權利要求
1.一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變試驗方法，其特征在于利用一種試驗裝置進行巖土體飽和非飽和單軸壓縮蠕變的測試，該裝置包括水箱(I)，加壓框架(2)，螺栓(3)，千分表(4)，壓力室(5)，進水管(6)，進水管閥門(7)，排水管(8)，排水管閥門(9)，轉動軸(10)，加壓軸(11)，上排水管(12)，上排水管閥門(13)，導水管(14)，頂帽(15)，上透水石(16)，試樣(17)，下透水石(18)，底座(19)，量水管(20)，導水管閥門(21)，下排水管閥門(22)，下排水管(23)，壓力室底座(24)，固定栓(25)，砝碼(26)，大砝碼(27)，第一吊鉤(28)，第二吊鉤(29)，加壓杠桿(30)，利用該裝置進行測試的方法如下 (I)試樣飽和條件下的單軸壓縮蠕變試驗方法 ①安裝試樣先將試樣(17)進行抽氣飽和，并浸泡上透水石(16)和下透水石(18)，然后把下透水石(18)放入底座(19)上，將飽和后的試樣(17)套上橡膠膜安裝在下透水石(18)上，試樣(17)上放置上透水石(16)，上透水石(16)頂部加蓋頂帽(15)，并用橡膠圈固定頂帽(15)和底座(19)， ②充水準備將壓力室(5)安裝在壓力室底座(24)上，擰緊螺栓(3)，將加壓軸(11)對準頂帽(15)，關閉排水管閥門(9)，依次打開導水管閥門(21)、上排水管閥門(13)和進水管閥門(7)，將壓力室(5)充滿水直到量水管(20)中充滿一半水，關閉進水管閥門(7)， ③試樣加載打開下排水管閥門(22)，將加壓軸(11)接觸頂帽(15)，調(diào)節(jié)千分表(4)，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強度大小，按要求放置砝碼(26)，進行單軸加載試驗，24小時后關閉下排水管閥門(22)，通過量水管(20)進行試樣(17)體積變化的量測，通過千分表(4)量測試樣(17)的軸向應變，通過砝碼(26)獲取垂直壓力，通過計時器計算試驗時間， (II)試樣非飽和條件下的單軸壓縮蠕變試驗方法 ①安裝試樣將浸濕后的下透水石(18)放入底座(19)上，下透水石(18)表面貼上濾紙，將天然試樣(17)套上橡膠膜安裝在下透水石(18)上，試樣(17)上表面貼上濾紙，濾紙上放置浸濕后的上透水石(16)，上透水石(16)頂部加蓋頂帽(15)，并用橡膠圈固定頂帽(15)和底座(19)， ②充水準備將壓力室(5)安裝在壓力室底座(24)上，擰緊螺栓(3)，將加壓軸(11)對準頂帽(15)，依次關閉排水管閥門(9)和上排水管閥門(13)，打開導水管閥門(21)和進水管閥門(7)，將壓力室(5)充滿水直到量水管(20)中充滿一半水，關閉進水管閥門(7)， ③試樣加載打開下排水管閥門(22)，將加壓軸(11)接觸頂帽(15)，調(diào)節(jié)千分表(4)，根據(jù)試樣飽和單軸抗壓強度大小，按要求放置砝碼(26)，進行單軸加載試驗，24小時后關閉下排水管閥門(22)，通過量水管(20)進行試樣(17)體積變化的量測，通過千分表(4)量測試樣(17)的軸向應變，通過砝碼(26)獲取垂直壓力，通過計時器計算試驗時間。
全文摘要
一種飽和非飽和巖土體單軸壓縮蠕變試驗方法，其特征在于利用一種裝置進行巖土體的單軸壓縮蠕變的測試，該裝置主要包括水箱(1)，加壓框架(2)，千分表(4)，壓力室(5)，進水管(6)，排水管(8)，加壓軸(11)，上排水管(12)，導水管(14)，頂帽(15)，上透水石(16)，下透水石(18)，底座(19)，量水管(20)，下排水管(23)，壓力室底座(24)，固定栓(25)，砝碼(26)，加壓杠桿(30)等。該儀器制造簡單，測量精度高，可以直接測定各種軟巖、硬土在飽和或非飽和條件下的長期蠕變抗壓強度與變形參數(shù)?？捎糜谕聊竟こ讨杏龅降母鞣N軟巖、硬土的室內(nèi)或現(xiàn)場測試。測試方法主要分為安裝試樣、充水準備與試樣加載三步。
文檔編號G01N3/28GK102721618SQ20121018511
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權日2012年6月6日
發(fā)明者李志清 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所