[发明专利]一种基于全流触探的饱和黏土试样强度及应变软化参数测量装置

摘要

一种基于全流触探的饱和黏土试样强度及应变软化参数测量装置，属于岩土、地质和环境研究技术领域。该装置主要包括上覆压力加载系统与全流触探系统两部分。本发明主要针对饱和黏土应用全流触探仪对土体强度及应变软化参数测量中存在的土体不完全回流问题，应用传统固结仪工作原理，通过对土样竖向加压保证土体的回流，提高了全流触探仪在土体强度及应变软化参数测量方面的适用性，对实验研究及海洋工程设计具有重要的实用价值。应用该设备可对实验室土样以及海洋勘查中的原状土样进行测量，获得样本土样的不排水抗剪强度、充分扰动之后的土体强度以及土体的软化参数。最终为海底管线、海洋基础等设施的设计和稳定性评价提供可靠的土体材料参数。

主权项

1.一种基于全流触探的饱和黏土试样强度及应变软化参数测量装置，其特征在于，所述的饱和黏土试样强度及应变软化参数测量装置主要由上覆压力加载系统I和全流触探系统II两部分组成；上覆压力加载系统I包括实验工作台(1)、杠杆压力转化装置(2)、加载砝码(3)、环形加压架(4)、传力杆(5)、环形钢圈(6)、全流贯入仪(7)、圆柱刚性盒(8)、刚性盒底座(9)、刚性盒侧壁(10)、刚性盒连接法兰(11)、刚性盒可活动顶盖(12)、顶盖定位杆(13)、可密封孔(14)、固定螺丝(15)、刚性盒侧壁(10)、土工布(19)、滤纸(20)和透水石(21)；所述的实验工作台(1)放置于平整地面，通过调整杠杆前端对加载砝码(3)及尾部配重进行调平；所述的杠杆压力转化装置(2)安装在实验工作台(1)的台面上，杠杆压力转化装置(2)上连接有加载砝码(3)；所述的圆柱刚性盒(8)置于杠杆压力转化装置(2)的顶面，柱状土样置于圆柱刚性盒(8)内部；所述的圆柱刚性盒(8)底部与刚性盒底座(9)间通过刚性盒连接法兰(11)相连，刚性盒连接法兰(11)通过其上的固定螺丝(15)固定在刚性盒底座(9)上，刚性盒底座(9)与排水通道连通，并通过排水阀门(16)控制，排水阀门(16)用于控制加压过程中的土体排水条件；所述的圆柱刚性盒(8)顶部设有刚性盒可活动顶盖(12)，刚性盒可活动顶盖(12)上设有用于通过全流贯入仪(7)的可密封孔(14)和顶盖定位杆(13)，顶盖定位杆(13)用于固定环形钢圈(6)以及刚性盒可活动顶盖(12)的安装和拆卸，可密封孔(14)用于阻止全流贯入仪(7)贯入和拔出过程中土体的挤出；所述的环形钢圈(6)固定于刚性盒可活动顶盖(12)上，环形加压架(4)与环形钢圈(6)采用四根钢杆进行连接；所述的杠杆压力转化装置(2)通过传力杆(5)与环形加压架(4)相连；所述的环形加压架(4)两端设有用于传力杆(5)穿过的通孔，中间设有与全流贯入仪(7)的可密封孔(14)和顶盖定位杆(13)相对应的通孔；柱状土样自上向下分别铺设滤纸(20)、土工布(19)、透水石(21)、滤纸(20)、土工布(19)和刚性盒可活动顶盖(12)；将全流贯入仪(7)与圆柱刚性盒(8)组装好，调节加载砝码3配重，通过环形加压架(4)对刚性盒内土样进行施加压力；全流触探系统II包括全流贯入仪(7)、加载及数据采集系统(17)和全流触贯入支架(18)；所述的全流触贯入支架(18)放置于实验工作台(1)顶面；所述的全流贯入仪(7)的贯入测杆与全流触贯入支架(18)上的加载电机相连，探头顶端装有压力传感器，用于测量循环贯入和拔出过程中探头贯入阻力的大小；所述的加载及数据采集系统(17)包括加载电机、压力传感器、供配电稳压电源和数据采集所需的计算机，利用电机控制全流贯入仪(7)的贯入和拔出速度，降低贯入速率对土体强度测量的影响，实验过程中采集压力传感器信号，通过测量压力信号与强度之间的关系最终计算贯入过程中土体强度的变化。