模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的實現方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于巖土工程試驗及工程運用技術領域，特別涉及一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的實現方法。
【背景技術】
[0002]干濕循環作用對土體的強度、模量等性質具有顯著影響，土體干濕循環也是巖土工程廣泛關注的問題之一。目前針對土體干濕循環過程的研究主要通過大體積模型實驗和實驗室小體積試樣實驗進行。而目前的實驗方法所模擬的土體受力情況與工程實際相差較大，主要存在以下局限性:(I)試樣干濕循環過程在直剪儀上進行，含水率通過剪切破壞后的試樣測量，不能實時精確控制試樣含水率；試樣包裹嚴實，干濕循環過程緩慢；(2)試樣在無約束狀態下進行干濕循環過程，先制作較大試樣，干濕循環完成后再制作環刀試樣，對試樣形成多次擾動，影響實驗結果。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的實現方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]具體步驟為:
(I)設置一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的裝置，包括螺母、固定環、立桿、下底板、下底板排水孔、環刀、十字交叉棱、上蓋板和上蓋板排水孔，立桿全長附有螺紋并與下底板固定相連；上蓋板上十字交叉棱的上端比固定環外徑大I厘米；固定環內徑略大于環刀外徑，便于環刀放入，固定環環壁上對角位置設置四個豎槽，豎槽內螺紋與立桿的螺紋相互咬合，螺母內螺紋與立桿的螺紋相互咬合；整個裝置材質為強度高密度小的硬塑料。
[0005](2)根據實驗計劃制作所要求含水率的環刀試樣，試樣上下面各放兩層與試樣等大的絲質紗布，以防止土粒流失，將試樣連同環刀一起放于下底板上。
[0006](3)將上蓋板對準蓋到試樣上，固定環穿過立桿放到上蓋板的十字交叉棱上，螺母擰到立桿頂端位置，稱量整個裝置的重量記為MO。
[0007](4)將百分表安裝在磁性表座上，百分表的測試頭設置在上蓋板的十字交叉棱上，并設置初始值，以此測量試樣的豎向應變。
[0008](5)根據實驗計劃的荷載等級要求，用砝碼在上蓋板上堆載施加壓力，當試樣被豎向荷載壓縮，固定環隨上蓋板向下滑動，此時試樣即受到環向約束力，又受到壓力，模擬出工程實際受力情況。
[0009](6)模擬土體失水過程通過控制土體含水率來實現，讓土體水分自由蒸發或者輔以電扇吹風加快速度，每隔一個設定的時間記錄百分表的數值并測量試樣的重量以計算此時試樣的含水率。
[0010](7)稱重時，移開百分表，將螺母沿立桿擰到與固定環緊密接觸，以防止卸去砝碼豎向荷載后試樣回彈；卸下上蓋板上的荷載，將整個裝置放在天平上稱量質量M1，根據兩次稱重之差，即M0-M1，算出土體水分變化量，從而計算出試樣的含水率變化情況；由于固定環的約束，上蓋板不能回彈，稱重時試樣仍處于受壓狀態，整個過程不存在卸載。
[0011](8)模擬土體吸水過程時，將裝置置于設定濕度的養護箱中，使水分充分滲入試樣；每隔一個設定的時間記錄百分表的數值并以步驟(7)所述方法稱重計算試樣的含水率，從而達到在精確控制含水率情況下實現土體干濕循環實驗的目的。
[0012]本發明所述強度高密度小的硬塑料優選PEEK塑料。
[0013]本發明方法所用裝置簡單廉價、操作簡便，本方法模擬受力情況接近工程實際、易掌握、便于工程運用。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例中使用裝置的固定環主視圖。
[0015]圖2為本發明實施例中使用裝置的固定環俯視圖。
[0016]圖3為本發明實施例中使用裝置的上蓋板及十字交叉棱主視圖。
[0017]圖4為本發明實施例中使用裝置的上蓋板及十字交叉棱俯視圖。
[0018]圖5本發明實施例中用于豎向應變測試的裝置示意圖。
[0019]圖中標記:1_螺母；2_固定環；3_立桿；4_下底板；5_下底板排水孔；6_環刀；7-十字交叉棱；8_上蓋板；9_上蓋板排水孔；10_百分表；11_磁性表座；12_試樣。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0021]實施例:
(I)設置一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的裝置，包括螺母1、固定環2、立桿3、下底板4、下底板排水孔5、環刀6、十字交叉棱7、上蓋板8和上蓋板排水孔9，立桿3全長附有螺紋并與下底板4固定相連；上蓋板8上十字交叉棱7的上端比固定環2外徑大I厘米；固定環2內徑略大于環刀6外徑，便于環刀6放入，固定環2環壁上對角位置設置四個豎槽，豎槽內螺紋與立桿3的螺紋相互咬合，螺母I內螺紋與立桿3的螺紋相互咬合；整個裝置材質為PEEK塑料。
[0022](2)根據實驗計劃制作所要求含水率的環刀試樣12，試樣12上下面各放兩層與試樣12等大的絲質紗布，以防止土粒流失，將試樣12連同環刀6 —起放于下底板4上。
[0023](3)將上蓋板8對準蓋到試樣12上，固定環2穿過立桿3放到上蓋板8的十字交叉棱7上，螺母I擰到立桿3頂端位置，稱量整個裝置的重量記為MO。
[0024](4)將百分表10安裝在磁性表座上，百分表10的測試頭設置在上蓋板8的十字交叉棱7上，并設置初始值，以此測量試樣12的豎向應變。
[0025](5)根據實驗計劃的荷載等級要求，用砝碼在上蓋板8上堆載施加壓力，當試樣12被豎向荷載壓縮，固定環2隨上蓋板8向下滑動，此時試樣12即受到環向約束力，又受到壓力，模擬出工程實際受力情況。
[0026](6)模擬土體失水過程通過控制土體含水率來實現，讓土體水分自由蒸發，每隔一個設定的時間記錄百分表10的數值并測量試樣12的重量以計算此時試樣12的含水率。
[0027](7)稱重時，移開百分表10，將螺母I沿立桿3擰到與固定環2緊密接觸，以防止卸去砝碼豎向荷載后試樣12回彈；卸下上蓋板8上的荷載，將整個裝置放在天平上稱量質量M1，根據兩次稱重之差，即M0-M1，算出土體水分變化量，從而計算出試樣12的含水率變化情況；由于固定環2的約束，上蓋板8不能回彈，稱重時試樣12仍處于受壓狀態，整個過程不存在卸載。
[0028](8)模擬土體吸水過程時，將裝置置于設定濕度的養護箱中，使水分充分滲入試樣12 ;每隔一個設定的時間記錄百分表10的數值并以步驟(7)所述方法稱重計算試樣12的含水率，從而達到在精確控制含水率情況下實現土體干濕循環實驗的目的。
【主權項】
1.一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的實現方法，其特征在于具體步驟為: (1)設置一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的裝置，包括螺母、固定環、立桿、下底板、下底板排水孔、環刀、十字交叉棱、上蓋板和上蓋板排水孔，立桿全長附有螺紋并與下底板固定相連；上蓋板上十字交叉棱的上端比固定環外徑大I厘米；固定環內徑略大于環刀外徑，便于環刀放入，固定環環壁上對角位置設置四個豎槽，豎槽內螺紋與立桿的螺紋相互咬合，螺母內螺紋與立桿的螺紋相互咬合；整個裝置材質為強度高密度小的硬塑料； (2)根據實驗計劃制作所要求含水率的環刀試樣，試樣上下面各放兩層與試樣等大的絲質紗布，以防止土粒流失，將試樣連同環刀一起放于下底板上； (3)將上蓋板對準蓋到試樣上，固定環穿過立桿放到上蓋板的十字交叉棱上，螺母擰到立桿頂端位置，稱量整個裝置的重量記為MO ; (4)將百分表安裝在磁性表座上，百分表的測試頭設置在上蓋板的十字交叉棱上，并設置初始值，以此測量試樣的豎向應變； (5)根據實驗計劃的荷載等級要求，用砝碼在上蓋板上堆載施加壓力，當試樣被豎向荷載壓縮，固定環隨上蓋板向下滑動，此時試樣即受到環向約束力，又受到壓力，模擬出工程實際受力情況； (6)模擬土體失水過程通過控制土體含水率來實現，讓土體水分自由蒸發或者輔以電扇吹風加快速度，每隔一個設定的時間記錄百分表的數值并測量試樣的重量以計算此時試樣的含水率； (7)稱重時，移開百分表，將螺母沿立桿擰到與固定環緊密接觸，以防止卸去砝碼豎向荷載后試樣回彈；卸下上蓋板上的荷載，將整個裝置放在天平上稱量質量M1，根據兩次稱重之差，即M0-M1，算出土體水分變化量，從而計算出試樣的含水率變化情況；由于固定環的約束，上蓋板不能回彈，稱重時試樣仍處于受壓狀態，整個過程不存在卸載； (8)模擬土體吸水過程時，將裝置置于設定濕度的養護箱中，使水分充分滲入試樣；每隔一個設定的時間記錄百分表的數值并以步驟(7)所述方法稱重計算試樣的含水率，從而達到在精確控制含水率情況下實現土體干濕循環實驗的目的。2.如權利要求1所述模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的實現方法，其特征在于所述強度高密度小的硬塑料為PEEK塑料。
【專利摘要】本發明公開了一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的實現方法。設置一種模擬工程中土體承受荷載情況下進行干濕循環的裝置包括螺母、固定環、立桿、下底板、下底板排水孔、環刀、十字交叉棱、上蓋板和上蓋板排水孔，立桿全長附有螺紋并與下底板固定相連；上蓋板上十字交叉棱的上端比固定環外徑大1厘米；固定環內徑略大于環刀外徑，便于環刀放入，固定環環壁上對角位置設置四個豎槽，豎槽內螺紋與立桿的螺紋相互咬合，螺母內螺紋與立桿的螺紋相互咬合；利用該裝置達到在精確控制含水率情況下實現土體干濕循環實驗的目的。本發明裝置材料簡單廉價、操作簡便、模擬受力情況接近工程實際、易掌握、便于工程運用。
【IPC分類】G01N5/04, G01N33/24, G01N5/02
【公開號】CN105203735
【申請號】CN201510598878
【發明人】呂海波, 董均貴, 徐云山, 季春生, 蔣熠, 成果燈, 常紅帥, 劉麗, 王宗, 王勇
【申請人】桂林理工大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月19日