[发明专利]水化学条件下土体环剪实验试样制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水化学条件下土体环剪实验的试样制备装置，该装置可广泛应用于岩土边坡工程中土体以及土与混凝土接触面力学参数测试的环剪实验试样制备。

背景技术

因自然和人工开挖形成的岩土边坡广泛分布于江河库岸、水利水电和交通等工程中，其中大部分边坡不可避免受水位变化、降雨人类生活污水等多因素作用的影响，使得边坡岩土体通常处于水化学环境条件下，容易发生局部或大范围内的变形破坏，进而导致滑坡地质灾害的发生，危及工程建设运营和人类生命财产安全。

随着水化学环境的不断变化，边坡在变形演化过程中，其土体的物理力学参数也处于不断变异状态，如弹性模量、抗剪强度参数改变等。为研究土体的物理力学性质，一系列土工实验仪器被发明制造出来。其中，环剪仪在测定土体的抗剪强度和残余剪切参数方面具有剪切面恒定不变而且位移保持连续的特点，具有能精确地测定长距离移动条件下土体强度参数变化规律的优点，在边坡稳定性研究中获得了广泛认可和应用。常见的环剪仪如德国的ARS-E2自动非饱和土动态环剪仪、日本诚研社DTA-138环剪仪等。

尽管环剪仪设备技术已较为成熟，但通常都没有与之配套的试样制备模具，需要实验人员根据实验需求自行设计制作。而现有模具的承压板和内外环结构在设计制作时为了使得试验人员便于拆卸，往往出现模具接缝处不够紧密的现象，从而导致土体在制样过程中容易从缝隙中挤出，进而较大程度影响了测试结果精确性和可靠性。其次，现有模具内外环均为整体单一的刚性环形结构，在考虑土和混凝土接触条件时，由于装样环形槽底部混凝土的水平面精度难以控制，因此不能实现土与混凝土接触的环剪试验试样制作。再次，现有模具为了保证制样时模具的刚度，在材料上均采用钢材制作，均未考虑边坡土体处于水化学环境的客观条件，导致制备需要化学溶液浸泡的试样时模具不具备耐腐蚀性，且模具盖板缺乏充分的透水设计，因此，不能适用于水化学条件下不同酸碱性、不同离子影响的土体试样制备。

发明内容

针对上述存在的缺陷，本发明的目的在于为水化学影响下岩土工程边坡的土体力学参数室内实验提供一种适用于水化学条件下土体环剪实验的试样制备装置。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

水化学条件下土样环剪实验试样制备装置，所述制备装置包括上承压板、下承压板、上透水盖板、下透水盖板、内环和外环，所述内环是由上内环、下内环组成，所述外环是由上外环、下外环组成，上刚性承压柱、下刚性承压柱分别套装在上内环、下内环内，下外环、下内环和和下刚性承压柱的上端面在同一水平面上，上外环与下外环通过第一螺栓连接，上刚性承压柱与下刚性承压柱通过第二螺栓连接，上内环和下内环、上外环和下外环活动嵌装在上承压板、下承压板或上透水盖板与下透水盖板之间，所述的上透水盖板和下透水盖板的表面分别垂直开有五排环形间距4.5mm、孔径2mm的上透水孔、下透水孔。

所述的上内环和下内环、上外环和下外环活动嵌装在上承压板、下承压板时，上外环和下外环的外表面设置有紧箍套，紧箍套是由两个半圆形钢环通过第一螺杆连接而成，紧箍套与下承压板通过第二螺杆连接。

所述的上内环和下内环、上外环和下外环活动嵌装在上透水盖板与下透水盖板之间时，上透水盖板与下透水盖板通过第三螺杆连接。

所述的上承压板和下承压板为刚性材料，上内环、下内环、上外环、下外环、上透水盖板、下透水盖板为钢化玻璃材料。