一种斜向剪切作用下结合带渗透和剪切试验装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115219398A(43)申请公布日2022.10.21(21)申请号202210841525.2(51)Int.Cl.(22)申请日2022.07.18G01N15/08(2006.01)G01N3/24(2006.01)(71)申请人中国水利水电科学研究院地址100048北京市海淀区车公庄西路20号申请人华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司水电水利规划设计总院(72)发明人邓刚杜三林王富强杨剑张茵琪曹荣张延亿晏关鸿姚虞陈辉陈含王翔南殷旗田继雪侯伟亚裴东东(74)专利代理机构北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙)11870专利代理师韦海英权利要求书4页说明书8页附图3页(54)发明名称一种斜向剪切作用下结合带渗透和剪切试验装置及方法(57)摘要本发明公开了一种斜向剪切作用下结合带渗透和剪切试验装置及方法，装置包括压力室，其内沿轴线设置柱形轴，柱形轴上端连接竖向位移驱动机构，柱形轴下端设置旋转驱动机构；柱形轴中部外裹混凝土圆棒，其外设短圆环柱形土样，土样外套乳胶膜，土样上端和下端分别接触与上盖连接的环形上帽、与底座连接的环形下垫；上盖内设置有与上帽孔洞连通的循环通道，循环通道与包含有循环泵的循环系统连接，循环系统与测量系统连接。方法包括步骤S1‑S11。对与水力比降斜交的剪切变形进行分解，独立提供了与水力比降顺向(即装置中的竖向)和正交向(即装置中的环向)的剪切变形，可考察任意剪切变形条件下土体与刚性面结合带的渗透和剪切特性变化。CN115219398ACN115219398A权利要求书1/4页1.一种斜向剪切作用下结合带渗透和剪切试验装置，其特征在于，包括压力室，所述压力室的上端和下端分别通过上盖和底座封装，所述压力室内沿轴线设置有柱形轴；所述柱形轴的上端穿过上盖，下端插入穿过底座上设置的柱形套筒；所述柱形轴的上端通过连接器与驱动柱形轴竖向位移的竖向位移驱动机构相连，所述柱形套筒的下端设置有驱动柱形套筒和柱形轴旋转的旋转驱动机构，且柱形套筒和旋转驱动机构之间设置有扭矩传感器。所述柱形轴中部外包裹有圆环柱形结构的混凝土棒，所述混凝土棒外设置有圆环柱形结构的土样，所述柱形轴长度大于混凝土棒长度，所述混凝土棒的长度大于土样的长度，所述土样外套有乳胶膜，所述乳胶膜上端和下端分别绑扎在环形的上帽和下垫外侧；所述环形的上帽和下垫分别与上盖、底座连接，所述上帽顶面、与土样之间设置有第一齿槽，所述下垫底面、与土样之间设置有第二齿槽；所述上帽和下垫嵌入土样表面，且上帽和土样、下垫和土样分别通过第一齿槽和第二齿槽配合；所述混凝土棒的上表面距离顶盖、下表面距离底座的距离大于柱形轴上、下移动的位移；所述混凝土棒上、下表面距离土样上、下表面的长度分别大于混凝土棒向下、向上的位移。所述上帽和下垫及第一齿槽、第二齿槽内均设置有若干竖向的通道，所述通道与土样底面、顶面分别连通；所述底座内设置有渗流进水口，所述渗流进水口通过渗流通道与下垫连通；所述上盖上设置有与上帽连通的循环通道，所述循环通道与包含有循环泵的循环系统连接，所述循环系统与渗出土、水测量系统连接；所述上盖上设置有与压力室连通的压力室进水口。2.根据权利要求1所述的斜向剪切作用下土体渗透和剪切试验装置，其特征在于，所述柱形轴的下端设置有第一六边形柱，所述柱形套筒的上端和下端分别设置有第一内六边形孔和第二内六边形孔，所述第一内六边形孔和第二内六边形孔均与柱形轴同轴，所述第一六边形柱插入第一内六边形孔内，且第一六边形柱与第一内六边形孔的底部之间设置有间隙，所述间隙的长度大于柱形轴位移的长度，所述第二内六边形孔内设置有第二六边形柱，所述第二六边形柱与扭矩传感器连接，再与旋转驱动机构传动连接。3.根据权利要求2所述的斜向剪切作用下土体渗透和剪切试验装置，其特征在于，所述底座上开设有贯穿孔，所述柱形套筒穿过贯穿孔，且柱形套筒与底座之间设置有动密封圈。4.根据权利要求1所述的斜向剪切作用下土体渗透和剪切试验装置，其特征在于，所述上帽和下垫均为环形结构，所述柱形轴穿过上帽、第一齿槽和下垫、第二齿槽的内孔，所述柱形轴中部外裹的长混凝土棒与柱形轴一起穿过上帽、第一齿槽和下垫、第二齿槽的内孔，所述混凝土棒与内孔之间设置有间隙；所述上帽、第一齿槽和下垫、第二齿槽直径均比混凝土棒直径大2mm；所述混凝土棒外表面紧贴外设圆环柱形土样的内表面。5.根据权利要求1所述的斜向剪切作用下土体渗透和剪切试验装置，其特征在于，所述上盖上也设置有贯穿孔，所述柱形轴穿过上盖上的贯穿孔，且柱形轴与上盖上的贯穿孔之间也设置有动密封圈。6.根据权利要求1所述的斜向剪切作用下土体渗透和剪切试验装置，其特征在于，所述竖向位移驱动机构包括直线电机，所述直线电机轴线与柱形轴同轴；所述直