测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置及方法与流程

文档序号:23064769发布日期:2020-11-25 17:49阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:在试验台(15)上固定有内外两块限位板(10),内外两块限位板(10)均垂直于试验台(15)的台面,且内外两块限位板(10)呈平行设置,在内外两块限位板(10)之间滑动安装有若干层左侧预制钢板(41)与右侧预制钢板(42),左侧预制钢板(41)垂直于试验台(15)并垂直于限位板(10)的台面,右侧预制钢板(42)垂直于试验台(15)并垂直于限位板(10)的台面,同一层中的左侧预制钢板(41)的宽度与右侧预制钢板(42)的宽度相等,位于最上层的左侧预制钢板(41)的上端面、右侧预制钢板(42)的上端面与内外两块限位板(10)的上端面平齐,在左侧预制钢板(41)左侧的试验台(15)上固定有霍普金森压杆控制器(7),在霍普金森压杆控制器(7)上安装有数量与预制钢板层数相同的霍普金森压杆(5),每根霍普金森压杆(5)的右端部均对准与其对应的左侧预制钢板(41)的左侧壁几何中心进行固定,在右侧预制钢板(42)右侧的试验台(15)上固定有水平方向恒压控制器(8),在水平方向恒压控制器(8)上安装有数量与预制钢板层数相同的水平方向恒压杆(6),每根水平方向恒压杆(6)的左端部均对准与其对应的右侧预制钢板(42)的右侧壁几何中心进行固定,在右侧预制钢板(42)的右侧壁上固定有声发射探测头(9);

由左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)与内外两块限位板(10)构成岩土层(11)的填充空间,在填充空间内放置待测的岩土层(11),岩土层(11)的上表面与左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)的上端面平齐,岩土层(11)的下表面与左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)的下端面平齐,在岩土层(11)内埋设位移传感器(14)与土压力盒(13);

在最上层填充空间的上方设有竖直方向加载控制器(16),在竖直方向加载控制器(16)上安装有若干竖直方向恒压杆(1),竖直方向恒压杆(1)的下端部固定有刚性板(2),在刚性板(2)的下表面固定有柔性垫(3);

还包括试验数据采集器(100)、计算机主机(200)与显示器(300);声发射探测头(9)、位移传感器(14)、土压力盒(13)均与试验数据采集器(100)相连,试验数据采集器(100)、霍普金森压杆控制器(7)、水平方向恒压控制器(8)以及竖直方向加载控制器(16)均与计算机主机(200)连接,计算机主机(200)与显示器(300)连接。

2.根据权利要求1所述的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:所述位移传感器(14)与土压力盒(13)均设置在岩土层(11)内层厚中部位置并对应于水平方向恒压杆(6)的左端部与霍普金森压杆(5)的右端部之间位置,位移传感器(14)与土压力盒(13)之间间隔一段距离。

3.根据权利要求1所述的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:在右侧预制钢板(42)的右侧壁上并沿水平方向恒压杆(6)为中心均设3个声发射探测头(9)。

4.根据权利要求1所述的测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置,其特征是:所述岩土层(11)的填充空间为长方体型。

5.一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验方法包括以下步骤:

a:将霍普金森压杆控制器(7)、水平方向恒压控制器(8)均与计算机主机(200)相连,计算机主机(200)与显示器(300)连接;根据每实验岩土层(11)厚度将霍普金森压杆控制器(7)的每根霍普金森压杆(5)与对应的左侧预制钢板(41)的几何中心固定、将水平方向恒压控制器(8)的水平方向恒压杆(6)与对应的右侧预制钢板(42)的几何中心固定,保证内外两块限位板(10)在试验台(15)上的安装位置正确,使左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)可沿两限位板(10)间可水平方向自由滑动;

b:将每岩土层(11)按相似模拟要求分层填充到由左侧预制钢板(41)、右侧预制钢板(42)与内外两块限位板(10)构成的填充空间内,填充过程中将用于监测岩土层(11)内土体位移参数的位移传感器(14)与用于监测岩土层(11)内土体压力参数的土压力盒(13)埋设在岩土层(11)内;

c:将用于监测岩土层(11)内土体能量释放参数的声发射探测头(9)固定到右侧预制钢板(42)的右侧壁上,确保声发射探测头(9)与右侧预制钢板(42)贴合紧密不松动,将声发射探测头(9)、位移传感器(14)、土压力盒(13)均与试验数据采集器(100)相连,试验数据采集器(100)与计算机主机(200)相连;

d:将竖直方向加载控制器(16)与计算机主机(200)相连,根据实验要求,竖直方向加载控制器(16)通过竖直方向恒压杆(1)、刚性板(2)与柔性垫(3)将竖直方向上的恒压均匀加载到位于最上层的岩土层(11)上;

e:根据实验要求,霍普金森压杆控制器(7)对每一岩土层(11)施加不同动载或者相同动载,在水平方向恒压杆(6)和竖直方向恒压杆(1)的恒压作用下,岩土层(11)内会发生应力集中、变形;

f:试验数据采集器(100)实时对整个动加载和静加载过程中的位移传感器(14)所监测到的岩土层(11)内的土体位移参数、土压力盒(13)所监测到的岩土层(11)内土体的压力参数以及声发射探测头(9)所监测到的能量释放参数进行数据采集;

g:将试验数据采集器(100)采集到的信息传输到计算机主机(200)上进行数据分析,可得出实验岩土层(11)整个动加载和静加载的过程中的位移情况、压力情况与能量释放情况并在显示器(300)上进行显示。


技术总结
本发明涉及一种测试岩土体动载、静载作用下力学特性的实验装置及方法,它包括:竖直方向恒压杆、刚性板、柔性垫、左侧预制钢板、右侧预制钢板、霍普金森压杆、水平方向恒压杆、霍普金森压杆控制器、水平方向恒压控制器、声发射探测头、限位板、土压力盒、位移传感器、试验台、竖直方向加载控制器、试验数据采集器、计算机主机与显示器。本发明通过对岩土体采用动加载和静加载结合的加载方式,可以更好的模拟组合岩土体层试样在实际环境下的受力、变形情况,为后续工程实践提供理论支持。

技术研发人员:温思浩;杨光;雷文江;王宏伟;成燕;高军
受保护的技术使用者:无锡市政设计研究院有限公司
技术研发日:2020.08.27
技术公布日:2020.11.24
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