本發(fā)明涉及堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗測試方法，適用于堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗及其傾斜角獲得，屬于工程技術(shù)領域。

背景技術(shù)：
堆石體是由大小不一、形狀各異的塊石或碎石組成的集合體，常用于建筑地基、河岸、石壩等工程。堆石體的破壞主要表現(xiàn)為顆粒間的抗剪強度破壞，涉及堆石體抗剪強度破壞準則的相關參數(shù)有：(1)顆粒間相對錯動時的粗糙起伏程度；(2)抗壓強度；(3)加載應力；(4)基本摩擦角。由于影響因素的復雜性，使得堆石體抗剪強度的破壞準則呈現(xiàn)出非線性模式，這些參數(shù)中顆粒間相對錯動時的粗糙起伏程度受顆粒尺寸、形狀影響大，而且與施工條件及方式相關，因此難以通過理論計算獲得，需要通過傾斜角反分析獲得。傾斜試驗是獲得傾斜角的有效方法，由于受室內(nèi)試驗的場地、施工條件等因素限制，難以模擬現(xiàn)場真實的堆石體性狀，無法實現(xiàn)與工程實際相一致的傾斜試驗，也就無法獲得堆石體的粗糙起伏程度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服已有技術(shù)受到室內(nèi)試驗的場地、施工條件等的限制無法獲得與工程實際相一致的堆石體傾斜角的不足，本發(fā)明提供一種不但能獲得與工程實際相符合的傾斜角，而且簡單易行、操作方便、費用低、周期短的堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗測試方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗測試方法，實現(xiàn)該方法采用的測試裝置包括頂蓋板、頂盒、中盒和底盒，所述頂盒是無上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板固定在頂盒上，所述頂盒位于中盒上，所述中盒是無上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述中盒分為左半盒和右半盒，所述左半盒和右半盒可拆卸式連接，所述中盒位于底盒上，底盒是無上面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板、頂盒、中盒和底盒圍成供待測試堆石體放置的容腔；所述底盒的一個側(cè)面的兩端安裝起吊環(huán)，與安裝了起吊環(huán)相鄰的另一個側(cè)面上安裝測角儀，所述測試方法包括如下步驟：1)根據(jù)所要測試的區(qū)域及其高程位置，選擇測試地點；2)確定碎石體測試厚度及分層厚度；3)放置底盒，充填、碾壓石料，達到工程所要求的密實度；4)組裝中盒，并放置于底盒上，然后充填、碾壓第二層碎石料，達到工程所要求的密實度；5)放置頂盒在中盒上部，然后充填、碾壓第三層碎石料，達到工程所要求的密實度；6)將頂蓋板放置于頂盒上，7)清理測試裝置外側(cè)設定范圍內(nèi)的碎石；8)去除中盒，中盒位置處的碎石體就會露出來，形成傾斜試驗的碎石體滑移面；9)安裝測角儀，并記錄測角儀的起始角度；10)將起吊纜繩一端與預先留在測試裝置底部側(cè)的兩個起吊環(huán)連接，另一端與起吊裝置連接，將裝置起吊，測試裝置會繞另一側(cè)的底部進行旋轉(zhuǎn)；去除中盒位置的堆石體會有滑動趨勢，且隨著起吊高度的提升，裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體會錯開，發(fā)生滑動，這時停止測試裝置的提升；11)利用測角儀讀出并記錄該次試驗的終止角，終止角減去起始角度得到該次所測試的碎石體傾斜角。進一步，所述測試方法還包括如下步驟：12)重復(3)至(11)三次試驗，得到三次碎石體傾斜角，然后取平均值，得到該堆石體的平均傾斜角。再進一步，所述頂盒的側(cè)面上安裝伸縮旋壓桿，所述伸縮旋壓桿包括旋桿、壓桿和底座，所述旋桿可上下移動地套裝在底座上，所述旋桿上部開有孔洞，所述壓桿的底端可轉(zhuǎn)動地套裝在所述孔洞內(nèi)，所述壓桿與所述頂蓋板接觸；所述步驟5)中，伸縮旋壓桿未工作時都是處于收縮狀態(tài)，將旋桿旋轉(zhuǎn)，使孔洞面向盒內(nèi)；所述步驟6)中，通過伸縮旋壓桿約束頂蓋板，清理伸縮旋壓桿周圍的碎石，先將旋桿上拔設定高度達到半伸展狀態(tài)；再旋轉(zhuǎn)旋桿使孔洞對外，將壓桿從孔洞中完全旋出，達到伸展狀態(tài)；旋轉(zhuǎn)旋桿使壓桿壓在頂蓋板上對其固定。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：本發(fā)明給出了堆石體傾斜角的現(xiàn)場傾斜試驗測試裝置及其測試方法，能在現(xiàn)場較準確地測量出堆石體的傾斜角，并通過反分析獲得顆粒間相對錯動時的粗糙起伏程度，建立堆石體的抗剪強度破壞模型，從而評價堆石體的穩(wěn)定性及安全系數(shù)。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：(1)針對性強，適用面廣。不同工程的現(xiàn)場施工條件及施工區(qū)域是差異的，本測試裝置可以在現(xiàn)場任何需要測試的工程區(qū)域進行堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗，而且施工條件和區(qū)域均能與現(xiàn)場條件保持一致，從而可獲得與該工程、區(qū)域及施工條件相匹配的傾斜角。(2)成本低。該裝置所采用的材料均為常見鋼材，應用廣泛，制作工藝簡單，成本低，可以大規(guī)模地推廣。(3)速度快，操作方便。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，測試方法簡單，測試速度快，可適合不同層次的工程技術(shù)人員。附圖說明圖1是堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗測試裝置的示意圖。圖2是底盒的示意圖。圖3是頂盒的示意圖。圖4是中盒的示意圖。圖5是圖1的剖面組合圖。圖6是伸壓旋壓桿的收縮狀態(tài)的示意圖。圖7是伸縮旋壓桿的半伸展狀態(tài)的示意圖。圖8是圖7的剖面圖。圖9是伸縮旋壓桿的全伸展狀態(tài)的示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1～圖9，一種堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗測試方法，實現(xiàn)該測試方法的測試裝置包括頂蓋板1、頂盒2、中盒3和底盒4，所述頂盒2是無上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板1固定在頂盒2上，所述頂盒2位于中盒3上，所述中盒3是無上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述中盒3分為左半盒和右半盒(即中盒A板和中盒B板)，所述左半盒和右半盒可拆卸式連接，所述中盒3位于底盒4上，底盒4是無上面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板1、頂盒2、中盒3和底盒4圍成供待測試堆石體放置的容腔；所述底盒4的一個側(cè)面的兩端安裝起吊環(huán)5，與安裝了起吊環(huán)相鄰的另一個側(cè)面上安裝測角儀6所述測試方法包括如下步驟：1)根據(jù)所要測試的區(qū)域及其高程位置，選擇測試地點；2)確定碎石體測試厚度及分層厚度；3)放置底盒，充填、碾壓石料，達到工程所要求的密實度；4)組裝中盒，并放置于底盒上，然后充填、碾壓第二層碎石料，達到工程所要求的密實度；5)放置頂盒在中盒上部，然后充填、碾壓第三層碎石料，達到工程所要求的密實度；6)將頂蓋板放置于頂盒上，7)清理測試裝置外側(cè)設定范圍內(nèi)的碎石；8)去除中盒，中盒位置處的碎石體就會露出來，形成傾斜試驗的碎石體滑移面；9)安裝測角儀，并記錄測角儀的起始角度；10)將起吊纜繩一端與預先留在測試裝置底部側(cè)的兩個起吊環(huán)連接，另一端與起吊裝置連接，將裝置起吊，測試裝置會繞另一側(cè)的底部進行旋轉(zhuǎn)；去除中盒位置的堆石體會有滑動趨勢，且隨著起吊高度的提升，裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體會錯開，發(fā)生滑動，這時停止測試裝置的提升；11)利用測角儀讀出并記錄該次試驗的終止角，終止角減去起始角度得到該次所測試的碎石體傾斜角。進一步，所述測試方法還包括如下步驟：12)重復(3)至(11)三次試驗，得到三次碎石體傾斜角，然后取平均值，得到該堆石體的平均傾斜角。進一步，所述頂盒2的側(cè)面上安裝伸縮旋壓桿7，所述伸縮旋壓桿7包括旋桿8、壓桿9和底座10，所述旋桿8可上下移動地套裝在底座10上，所述旋桿8上部開有孔洞11，所述壓桿9的底端可轉(zhuǎn)動地套裝在所述孔洞11內(nèi)，所述壓桿9與所述頂蓋板1接觸。所述底座10固定在頂盒2側(cè)面的中部。所述頂盒2的下端與中盒3的上端卡接，所述頂盒2的下端設有下臺階，所述中盒3的上端設有上臺階，所述下臺階卡接在所述上臺階上。所述中盒3的下端與底盒4的上端卡接，所述中盒3的下端設有下卡槽，所述底盒4的上端設有上卡槽，所述下卡槽卡接在所述上卡槽上。所述上下卡槽也可以采用臺階的形式。本實施例中，頂蓋板是長1980mm,寬980mm，厚20mm的長方形板。頂蓋板放置在頂盒上，并被伸縮旋壓桿固定在頂盒上。頂盒是無上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，高350mm，根據(jù)厚度不同在高度方向可分上、中、下三部分，尺寸分別為20mm、280mm、50mm。下部布置有20個螺栓孔，其中：長邊有7個螺孔，短邊有3個螺孔。中盒由中盒A板(左半盒)和中盒B板(右半盒)組成，高400mm；根據(jù)厚度不同在高度方向可分上、中、下三部分，尺寸分別為50mm、250mm、100mm。A、B兩板在中盒長邊分隔，分別長1350mm和650mm，A板向外伸出50mm,相應的B板向內(nèi)收縮50mm，A、B板用螺栓連接，2個螺孔沿高度等距布置。中盒上、下部各布置有20個螺栓孔，其中：長邊有7個螺孔，短邊有3個螺孔。底盒是無上面的盒狀結(jié)構(gòu)，底盒總高為400mm，根據(jù)厚度不同在高度方向可分上、下兩部分，尺寸分別為100mm、300mm。底盒上部布置有20個螺栓孔，其中：長邊有7個螺孔，短邊有3個螺孔。頂盒、中盒、底盒在相鄰位置采用螺栓連接。伸縮旋壓桿7由8、9、10、11組成。伸縮旋壓桿位于頂盒四邊的中間位置，其底座與頂盒外側(cè)采用焊接相連。旋桿8既可以在底座上360度旋轉(zhuǎn)也可以在一定幅度內(nèi)上下移動。為了將旋桿與壓桿相接，在旋桿中開設孔洞，用于給壓桿提供旋轉(zhuǎn)空間；壓桿利用球絞約束可以與旋桿進行可靠連接并能夠繞球絞中心轉(zhuǎn)動。伸縮旋壓桿分收縮狀態(tài)、半伸展狀態(tài)、全伸展狀態(tài)等三種狀態(tài)。收縮狀態(tài)是旋桿和壓桿都自由垂落；半伸展狀態(tài)是旋桿上拔但是旋桿未旋出；全伸展狀態(tài)是旋桿上拔且旋桿完全旋出。某水電站大壩為混凝土面板堆石壩，鋼筋混凝土面板堆石壩壩高58m，壩長150m，壩頂寬7.5m，上游壩坡為1:1.5，下游壩坡為1:1.7。大壩內(nèi)堆石料是由顆粒級配良好的硅質(zhì)板巖碎石填充。整個場地采用梅花型堆料，用推土機推平；按設計要求進行鋪料厚度；采用直線行車往返錯距式振動碾壓，滿足設計鋪料厚度要求后，即進行充分灑水，然后用跟水灑進的方式進行碾壓。為了獲得所填充堆石體的顆粒間相對錯動時的粗糙起伏程度，利用堆石體的現(xiàn)場傾斜試驗就可方便、快速、準確的獲得堆石體傾斜角，并通過獲得的傾斜角反分析得到顆粒的粗糙起伏程度。本發(fā)明的實施方案是：1)選擇測試地點。根據(jù)所要測試的區(qū)域及其高程位置，選擇適合的測試地點。2)確定碎石體測試厚度及分層厚度。碎石體總厚度即為測試裝置的高度，為了保證分層厚度的密實度，分層厚度按總厚度的1/3進行碎石體的填料。考慮碾壓后的沉陷，碎石體填筑時需預留碾壓后高度的1％為堆填超高。3)放置底盒4，充填、碾壓石料，達到工程所要求的密實度。在碾壓平整的場地上放置底盒4，開口向上；利用挖土機在場地上均勻的鋪碎石，保證底盒內(nèi)及其外面5m范圍均鋪滿碎石,碎石應高于裝置上口高度1％。采用工程所要求的滿足碾壓能量的壓實機進入場地進行壓實，并達到工程設計所要求的密實度。4)組裝中盒3，并放置于底盒4上，用螺栓相連，然后充填、碾壓第二層碎石料，達到工程所要求的密實度。組裝中盒3的中盒A板、中盒B板，采用螺栓12將A，B板栓接；清理底盒外側(cè)周邊碎石，通過起吊裝置把中盒3放置于底盒4上；利用挖土機在第一層已壓實的碎石料上均勻的鋪灑碎石，保證下部盒內(nèi)及其外面5m范圍均鋪滿碎石,碎石應高于裝置上口的高度1％。采用工程所要求的滿足碾壓能量的壓實機進入場地進行壓實，并達到工程設計所要求的密實度。5)放置頂盒2在中盒上部，用螺栓相連，然后充填、碾壓第三層碎石料，達到工程所要求的密實度。伸縮旋壓桿7未工作時都是處于收縮狀態(tài)，此時其頂面與頂盒2的頂面齊平，防止被壓壞。將旋桿8旋轉(zhuǎn)，使孔洞11面向盒內(nèi)，避免孔洞11被壓入石料。清理中盒外側(cè)周邊碎石，通過起吊裝置把頂盒2放置于中盒3上。利用挖土機在第二層已壓實的碎石料上均勻的鋪碎石，保證底盒4內(nèi)及其外面5m范圍均鋪滿碎石,碎石應高于裝置上口的高度1％。采用工程所要求的滿足碾壓能量的壓實機進入場地進行壓實，并達到工程設計所要求的密實度。6)將頂蓋板1放置于頂盒2上，并通過伸縮旋壓桿7約束頂蓋板1。清理伸縮旋壓桿7周圍的碎石，先將旋桿上拔20mm高度達到半伸展狀態(tài)；再旋轉(zhuǎn)旋桿8使孔洞11對外，便可以將壓桿9從孔洞11中完全旋出，達到伸展狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)旋桿8使壓桿9壓在頂蓋板1上對其固定，防止在起吊過程中頂蓋板1由于沒有固定滑落。7)清理傾斜裝置外側(cè)5m范圍內(nèi)的碎石。清理傾斜裝置外四周的壓實碎石，為接下來的傾斜試驗測試裝置起吊提供足夠的空間。8)去除中盒3。拆除中盒B板上與中盒A板連接的螺栓12，按先去A板，后B板的順序，把中盒3從測試裝置上取下來，這樣裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體就會露出來，形成傾斜試驗的碎石體滑移面。9)安裝測角儀6，并記錄測角儀6的起始角度。把測角儀6采用磁鐵放置于下盒長度方向面板外側(cè)，并記錄測角儀6的起始角度。10)起吊傾斜裝置。將起吊纜繩一端與預先留在測試裝置底部側(cè)的兩個吊環(huán)5連接，另一端與起吊裝置連接，如起重機等。緩緩地將裝置起吊，測試裝置會繞另一側(cè)的底部進行旋轉(zhuǎn)。在重力作用下，去除中盒位置的堆石體會有滑動趨勢，且隨著起吊高度的提升，裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體會錯開，發(fā)生滑動，這時停止測試裝置的提升。11)記錄滑移后角度?；瑒訒r，利用裝置上附帶的測角儀6讀出并記錄該次試驗的終止角，終止角減去起始角度，就可得到該次所測試的碎石體傾斜角。12)重復(3)至(11)三次試驗，得到三次碎石體傾斜角，然后取平均值，可得到該堆石體的平均傾斜角。