[发明专利]一种囊压原型试验方法与试验装置

说明书

本发明涉及岩土工程测试领域中的一种囊压原型试验方法与试验装置，该试验装置主要包括密封袋(7)、护壁管(10)、测斜管(6)、测斜仪、密封连接(12)、流体输入输出装置(9)、及流体压强测定装置(14)七部分，试验方法利用本发明用密封袋(7)内的流体压力施加试验荷载，用测斜管(6)与测斜仪测定试验加载后的侧向位移响应，用护壁管(10)维持试验孔形状，用填充在试验孔(5)与密封袋(7)之间颗粒状固体将试验加载传递至岩土体，本发明测试精度高、结果可靠、稳定性好、成本低，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及岩土工程测试领域中的一种囊压原型试验方法与试验装置。

背景技术

岩土体为天然形成的材料，岩土体的物质组分与各组分之间相互作用关系因地而异，因岩土体材料体量巨大、组分不定、力学作用关系复杂，依据取样试验或小区域局部加载的原位测试数据进行计算分析的精度低，远不能满足工程需求，因而造成了巨量的工程浪费，且时有安全隐患。利用可实施且造价及试验时间可接受的原型试验，即利用接近实际使用状态下的应力水平，在清晰的边界条件下，对岩体或土体进行加载，并测定加载条件下的变形响应，可高精度测定岩体或土体的应力应变关系，为岩土工程计算与分析提供可靠参数依据，是岩土工程领域亟待解决的科技难题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种囊压原型试验方法，该方法能够利用袋装流体实现在岩土体中施加足够大的加载作用，进而使岩土体在一定距离范围产生足够大的变形，将特定范围内岩体或土体作为共同受力体而产生位移，通过位移的测定确定岩土体在与工程使用中可以相比拟的荷载作用下的受力变形特性，从而确定岩土体的应力应变关系，测试成本较低，速度较快，可靠性高，易于实施。

该种囊压原型试验方法包括如下步骤：

a)根据测试目的，确定最大加载量、分级加载量、卸载要求与单级加载侧向位移测试要求、单级加载后侧向位移稳定标准、终止加载标准，并在岩体或土体中钻孔作为试验孔；

b)将外径小于步骤a)中形成的试验孔直径的护壁管与测斜管放入试验孔内，并使得测斜管位于护壁管外侧；

c)用颗粒状固体填实护壁管与测斜管的外侧与试验孔侧壁之间的空隙；

d)利用灌注于密封袋内的流体压力，使密封袋与步骤c)中填充的颗粒状固体紧密接触；

e)利用密封袋及密封袋内的流体对步骤a)中施工的试验孔侧壁施加压应力，测算压应力大小，并满足步骤a)中的确定的分级加载要求，完成单级加载；

f)按照步骤a)中确定的侧向位移测试要求，利用测斜仪与测斜管测量试验孔的侧壁在步骤e)中施加的压应力作用下产生的侧向位移量，直至步骤e)中加载后的侧向位移量满足步骤a)中确定的单级加载稳定标准；

g)进行下一级加载，重复步骤e)～步骤f)，直至满足步骤a)中确定的终止加载标准。

在上述的囊压原型试验方法中，在上述的步骤g)中，在加载完成后，按照以下方法完成囊压原型卸载试验：分级减小密封袋内流体压强，完成分级卸载；利用测斜仪与测斜管测量试验孔的侧壁在卸载后的压应力作用下的侧向位移量；进行下一级卸载，直至卸载完成。

在上述的囊压原型试验方法中，上述步骤b)中，将密封袋套在护壁管的外侧。

在上述的囊压原型试验方法中，在上述步骤a)中，在试验孔附近岩土体中施工测斜孔，在上述步骤f)与步骤g)中同步测量深层土体侧向位移，测算各水平面上试验孔与测斜孔的水平距离。

在上述的囊压原型试验方法中，上述步骤d)中，在密封袋内设置杆件，阻止密封袋上下移动，并将密封袋放置于护壁管的内，在密封袋充入流体后，拔出护壁管。

在上述的囊压原型试验方法中，上述步骤g)中，利用同一土层在不同渗径条件下的试验孔侧壁位移测试值差异，计算土体变形与时间相关性参数。