一种模拟库边岩土强度试验装置和方法

本发明涉及一种模拟库边岩土强度试验装置和方法。

背景技术：

1、水库水位旱涝交替变化引起岸坡消落带内岩石随水库水位涨落渗入和渗出，并带走岩石孔隙中的部分矿物，使岩土发生损伤，当损伤累积到一定程度，其强度将发生大幅度降低，甚至导致岩石的开裂破坏，严重者将引起岸坡的失稳。因此，为了合理评价库水位周期性变化条件下岩质岸坡的稳定性，需要通过试验确定库水位周期变化条件下岸坡消落带内的岩石强度。现有试验方式是向试样沿着垂直方向注水，试样各方向围压相同，而现实库边岩土是以水平方向向岩土注水，并且岩土各个方向上的受压情况并不相同，并且会随着水位变化、温度变化和振动等因素而变化，因此现有试验不能完全模拟岸边岩土真实受压和注水情况，使得检测的岩土强度与实际岸边岩土强度存在一定误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模拟库边岩土强度试验装置和方法，用于解决现有岩土强度试验不能很好模拟实际岸边岩土受压和注水情况，导致检测的岩土强度与实际岸边岩土强度存在一定误差的问题。

2、为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种模拟库边岩土强度试验装置，包括支腿，支腿与面板连接，面板通过多根螺杆与反力架固定连接，在面板上放置有试验箱，岩土试样放置在试验箱中心，由岩土试样将试验箱分隔成四个空腔，在各空腔一侧试验箱上安装有气缸，气缸活塞杆与万向球座连接，左右两个空腔中的万向球座与岩土试样之间设有孔板，前后两个空腔中的万向球座与岩土试样之间设有橡胶板和压板，气缸通过气管连通气源，在气管上安装有阀门组件，在试验箱顶板上开设有通孔，在通孔内岩土试样上放置有轴向测量表和压板，轴向测量表与反力架之间设有油缸，试验箱左腔底部连通有排水管，试验箱右腔底部通过进水管连通试压泵、顶部连通排气管。

4、支腿与面板之间设有减震器，在面板底部安装有振动器。

5、在进水管上连通有支管。

6、在排水管下方设有量杯。

7、所述阀门组件包括比例阀和电磁阀，比例阀和电磁阀与plc连接。

8、一种模拟库边岩土强度试验装置的方法，包括以下步骤：

9、s1：将岩土试样装入到试验箱内，确保试验箱顶盖和前后盖与试样之间密封；

10、s2：各气缸同时加载，并通过阀门组件对气缸施加压力进行调节，模拟实际库边岩土试样的应力状态；

11、s3:打开试验箱右腔顶部排气管上的阀门，同时启动试压泵，将水灌满右边空腔，而后关闭阀门，将自来水加压至0.1mpa以上，岩土试样从右向左渗透至左腔，当达到模拟水渗透时间t后，停止向岩土试件压水；

12、s4：让岩土试样处于右腔浸泡状态，模拟库边岩土试样处于浸泡状态；

13、s5：油缸向岩土试样持续施加轴向荷载，由轴向测量表检测岩土试样在压缩过程中应变值的大小，在保存岩土应力状态不变的条件下，岩土试样最终破坏，以获得库边岩土在库水浸泡库水中时的强度变化情况。

14、本发明的有益效果为：通过气缸向岩土试样四面同时施压，以模拟岩土试样在实际中受压情况下，水库边坡岩土单面泡水时的强度试验，以及退水后，潮湿岩土的强度试验，由此能够真实的模拟出水库边岩土各个方向的真实受压和注水状态，检测出岩土在此状态下的强度数据，提高检测结果的准确性和真实性。

技术特征：

1.一种模拟库边岩土强度试验装置，其特征在于：包括支腿（1），支腿（1）与面板（4）连接，面板（4）通过多根螺杆与反力架（9）固定连接，在面板（4）上放置有试验箱（5），岩土试样（15）放置在试验箱（5）中心，由岩土试样（15）将试验箱（5）分隔成四个空腔（23），在各空腔（23）一侧试验箱（5）上安装有气缸（6），气缸（6）活塞杆与万向球座（7）连接，左右两个空腔（23）中的万向球座（7）与岩土试样（15）之间设有孔板（8），前后两个空腔（23）中的万向球座（7）与岩土试样（15）之间设有橡胶板（19）和压板（20），气缸（6）通过气管连通气源，在气管上安装有阀门组件，在试验箱（5）顶板上开设有通孔，在通孔内岩土试样（15）上放置有轴向测量表（10）和施力板（12），轴向测量表（10）与反力架（9）之间设有油缸（11），试验箱（5）左腔底部连通有排水管，试验箱（5）右腔底部通过进水管连通试压泵（16）、顶部连通排气管（13）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟库边岩土强度试验装置，其特征在于：支腿（1）与面板（4）之间设有减震器（3），在面板（4）底部安装有振动器（18）。

3.根据权利要求1所述的一种模拟库边岩土强度试验装置，其特征在于：在进水管上连通有支管。

4.根据权利要求1所述的一种模拟库边岩土强度试验装置，其特征在于：在排水管下方设有量杯（2）。

5.根据权利要求1所述的一种模拟库边岩土强度试验装置，其特征在于：所述阀门组件包括比例阀（21）和电磁阀（22），比例阀（21）和电磁阀（22）与plc连接。

6.一种使用权利要求1到5任一项所述模拟库边岩土强度试验装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.一种使用权利要求1到5任一项所述模拟库边岩土强度试验装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述的一种模拟库边岩土强度试验装置的方法，其特征在于：在进行到步骤s5时，振动器（18）启动。

技术总结
一种模拟库边岩土强度试验装置和方法，包括支腿，支腿与面板连接，面板通过多根螺杆与反力架固定连接，在面板上放置有试验箱，岩土试样放置在试验箱中心，由岩土试样将试验箱分隔成四个空腔，在各空腔一侧试验箱上安装有气缸，气缸活塞杆与万向球座连接，左右两个空腔中的万向球座与岩土试样之间设有孔板，前后两个空腔中的万向球座与岩土试样之间设有橡胶板和压板，气缸通过气管连通气源，在气管上安装有阀门组件，在试验箱顶板上开设有通孔，在通孔内岩土试样上放置有轴向测量表和压板，轴向测量表与反力架之间设有油缸。本发明用于解决现有室内试验的效率极其低下的问题。

技术研发人员：孙钱程,李铮,徐志华,张国栋,张亚鑫
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17