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用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法與流程

文檔序號:12267195閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)裝置,其特征在于:包括模具、鋼片、測壓導(dǎo)管、水密封夾具、水壓加載系統(tǒng)、應(yīng)變片、夾式引伸計(jì)和計(jì)算機(jī);

模具用于混凝土基巖試件的制備,混凝土基巖試件在混凝土基巖接觸面處具有試件初始裂縫;

模具包括底板和四個側(cè)壁,側(cè)壁與底板可拆卸連接;四個側(cè)壁與底板圍合形成中心容腔,中心容腔的形狀與混凝土基巖試件的形狀相同;

模具的兩個位置相對應(yīng)的側(cè)壁中心部位各設(shè)置有一個圓孔,每個圓孔內(nèi)設(shè)置有一個能夠旋轉(zhuǎn)的圓盤,每個圓盤的中心均設(shè)置有一條與試件初始裂縫形狀相同的模具預(yù)制裂縫;

鋼片能放置在兩條模具預(yù)制裂縫中并能從兩條模具預(yù)制裂縫中移除;

模具的頂部開口端面中心部位設(shè)置有一塊條狀且能移除的塑料板,該塑料板沿模具預(yù)制裂縫方向布置;塑料板沿長度方向設(shè)置有若干個預(yù)制孔洞;每個預(yù)制孔洞內(nèi)均設(shè)置有一根測壓導(dǎo)管,每根測壓導(dǎo)管的一端均伸入模具中且與鋼片相接觸;每根測壓導(dǎo)管內(nèi)均設(shè)置有一根位置固定且能移除的鋼棒;

應(yīng)變片粘貼固定在混凝土基巖試件上,用于測試混凝土基巖試件沿試件初始裂縫延伸方向的應(yīng)變;

夾式引伸計(jì)也粘貼固定在混凝土基巖試件表面,用于測量試件初始裂縫的變形情況;

水密封夾具包括兩塊水密封鋼板、兩塊硅膠夾墊、螺桿和密封帽;兩塊水密封鋼板相互平行,且均套裝在螺桿上;在每塊水密封鋼板的內(nèi)側(cè)面均固定設(shè)置一塊硅膠夾墊;位于頂部的水密封鋼板的中心部位設(shè)置有夾具螺紋中心孔,該螺紋中心孔能與試件初始裂縫相貫通;

位于底部的水密封鋼板中心部位設(shè)置有螺紋密封帽孔,該螺紋密封帽孔與螺紋中心孔同軸設(shè)置,且能與密封帽密封配合;

水壓加載系統(tǒng)包括水箱、電動調(diào)壓泵、耐高壓導(dǎo)水管和若干個水壓力傳感器;水箱、電動調(diào)壓泵、耐高壓導(dǎo)水管依次相連接,耐壓導(dǎo)水管的另一端水密封夾具中的螺紋中心孔相連接;耐高壓導(dǎo)水管的中部以及每根測壓導(dǎo)管端部均連接一個水壓力傳感器;

應(yīng)變片、夾式引伸計(jì)和每個水壓力傳感器均與計(jì)算機(jī)相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)裝置,其特征在于:所述水箱中添加有示蹤劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)裝置,其特征在于:所述鋼片的兩側(cè)或一側(cè)設(shè)置有粘膠層,粘膠層的外側(cè)飄灑有鹽粒層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)裝置,其特征在于:所述鋼片的厚度或?qū)挾饶軌蛘{(diào)整。

5.一種用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)方法,其特征在于:包括如下步驟:

步驟1,制模:經(jīng)過圓盤制作、模具預(yù)制裂縫制作、鋼片插入和測壓導(dǎo)管固定步驟后形成所需模具,具體制模過程為:

1)圓盤制作:準(zhǔn)備一個無蓋的方形盒體,在方形盒體的兩個位置相對應(yīng)的側(cè)壁中心部位切割一對半徑相等的圓盤,并在方形盒體上形成一對圓孔;

2)模具預(yù)制裂縫制作:在每個圓盤的中心部位各橫向加工一條模具預(yù)制裂縫;接著,將加工有模具預(yù)制裂縫的圓盤放置在圓孔中,并旋轉(zhuǎn)圓盤,使模具預(yù)制裂縫處于預(yù)設(shè)角度,然后使用膠帶將圓盤固定在方形盒體的側(cè)壁上;

3)鋼片插入:將鋼片放置在兩條模具預(yù)制裂縫中;

4)測壓導(dǎo)管固定:將開設(shè)有若干個預(yù)制孔洞的塑料板粘接固定在方形盒體的頂部開口端面中心部位,每個預(yù)制孔洞中插入一根測壓導(dǎo)管,每根測壓導(dǎo)管的底部均伸入方形盒體內(nèi),并與鋼片的上表面接觸;每根測壓導(dǎo)管內(nèi)均插入一根位置固定的鋼棒;

步驟2,混凝土基巖試件形成:具體形成過程為:

1)混凝土澆筑:將攪拌后的混凝土澆筑在步驟1的模具中,在添加混凝土的同時進(jìn)行振搗拌,直至振搗之后的混凝土與插入模具中的鋼片頂面相齊平;

2)澆筑水泥砂漿:當(dāng)混凝土與鋼片頂面齊平后,澆筑水泥砂漿至模具頂部開口端面相齊平,澆筑同時進(jìn)行振搗;然后,養(yǎng)護(hù)到初凝后,拔出鋼片和鋼棒,將方形盒體拆除,并養(yǎng)護(hù),即形成帶有試件初始裂縫的混凝土基巖試件;

步驟3,應(yīng)變片和夾式引伸計(jì)布置:將應(yīng)變片沿試件初始裂縫延伸方向進(jìn)行粘貼固定在混凝土基巖試件表面,相鄰兩片應(yīng)變片之間的間隔距離相等;將夾式引伸計(jì)分別布置在試件初始預(yù)制裂縫中部位置和試件初始裂縫尖端位置;

步驟4,裝樣:將粘貼有應(yīng)變片且養(yǎng)護(hù)完成的混凝土基巖試件放置在水密封夾具的兩塊橡膠夾墊之間,使混凝土基巖試件的其中一條試件初始裂縫與水密封夾具中的夾具螺紋中心孔相對應(yīng),擰緊螺桿上的螺母,將混凝土基巖試件夾緊固定在水密封夾具中;

步驟5,試驗(yàn):將水壓加載系統(tǒng)中的耐高壓導(dǎo)水管與夾具螺紋孔中心孔連接,耐高壓導(dǎo)水管中部安裝一個水壓力傳感器;將每根測壓導(dǎo)管的尾端各連接一個水壓力傳感器;將每片應(yīng)變片、夾式引伸計(jì)和每個水壓力傳感器均與計(jì)算機(jī)相連接;開啟計(jì)算機(jī)和水壓加載系統(tǒng),控制電動調(diào)壓泵的加載速率,將耐高壓導(dǎo)水管、試件初始裂縫中的空氣排出,暫停電動調(diào)壓泵,擰緊密封帽將水密封夾具底部密封;調(diào)節(jié)電動調(diào)壓泵進(jìn)行混凝土基巖試件的水力劈裂特性試驗(yàn),并記錄混凝土基巖試件內(nèi)的水壓力值、應(yīng)變及位移值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)方法,其特征在于:所述步驟5中,在開啟計(jì)算機(jī)和水壓加載系統(tǒng)前,在水壓加載系統(tǒng)的水箱內(nèi)加入示蹤劑,然后,開啟計(jì)算機(jī)和水壓加載系統(tǒng),控制電動調(diào)壓泵的加載速率,將耐高壓導(dǎo)水管、試件初始裂縫中的空氣排出, 排凈空氣后停止加載水壓,使用密封帽將水密封夾具底部密封。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)方法,其特征在于:所述步驟1中,鋼片在放置進(jìn)兩條模具預(yù)制裂縫前,先在鋼片的兩側(cè)或一側(cè)涂抹一層粘性膠,再在粘性膠上飄灑顆粒狀的鹽粒。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于模擬混凝土基巖接觸面水力劈裂特性的試驗(yàn)方法,其特征在于:所述步驟1中,鋼片在放置進(jìn)兩條模具預(yù)制裂縫前,鋼片具有不同的寬度或厚度。

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