一種新型飽和與非飽和滲透三軸儀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型飽和與非飽和滲透三軸儀，屬于巖土體測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

三軸儀是測試巖土體力學(xué)性質(zhì)的重要技術(shù)手段之一，巖土工程中常用的三軸儀有常規三軸儀、真三軸儀、應力路徑三軸儀、空心扭轉三軸儀、高壓大型三軸儀以及非飽和土三軸儀等。已有三軸儀的改進(jìn)已有眾多學(xué)者進(jìn)行了探索。根據不同的工程概況，每種三軸儀都有其自身獨特的使用優(yōu)勢。三軸試驗中飽和、固結以及剪切是三個(gè)非常重要的過(guò)程。常規三軸試驗可以進(jìn)行巖土體的飽和狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)測試，但自然界中一些巖土體往往經(jīng)歷從飽和狀態(tài)到非飽和狀態(tài)或者從非飽和狀態(tài)到飽和狀態(tài)的反復變化，此時(shí)單獨的常規三軸試驗或者非飽和土三軸試驗均不能夠準確反映巖土體的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而不能提供可靠的巖土參數。

目前的常規三軸儀可以進(jìn)行巖土體的不固結不排水三軸壓縮試驗、固結不排水三軸壓縮試驗以及固結排水三軸壓縮試驗。而非飽和土三軸儀可以進(jìn)行巖土體在不同基質(zhì)吸力條件下的非飽和剪切試驗以及不同凈應力條件下的非飽和剪切試驗?，F有真三軸儀、應力路徑三軸儀、空心扭轉三軸儀、高壓大型三軸儀等只是應力狀態(tài)發(fā)生了改變，但也主要進(jìn)行巖土體飽和后的不同應力條件下的剪切試驗，但是目前的常規三軸儀無(wú)法進(jìn)行飽和試樣的非飽和三軸試驗；也無(wú)法進(jìn)行巖土體的滲透剪切試驗。目前的非飽和土三軸儀由于底座中鑲嵌陶土板的原因無(wú)法快速進(jìn)行飽和土三軸試驗，主要由于陶土板的極低滲透特性造成，也無(wú)法進(jìn)行試樣的滲透剪切試驗?，F有真三軸儀、應力路徑三軸儀、空心扭轉三軸儀、高壓大型三軸儀等也無(wú)法進(jìn)行飽和土的滲透剪切試驗，也無(wú)法進(jìn)行巖土體飽和滲流以及反壓飽和結束后后的非飽和三軸壓縮試驗。

本發(fā)明在非飽和三軸儀的基礎上，通過(guò)改變非飽和三軸儀底座和頂帽以及增加應力/體積控制器的形式使得非飽和三軸儀在已有改進(jìn)非飽和底座的基礎上既可以進(jìn)行飽和土三軸試驗，也可以進(jìn)行非飽和土三軸試驗，最主要的是進(jìn)行飽和滲透剪切試驗以及飽和滲流后試樣的非飽和三軸壓縮試驗。該設備的顯著(zhù)優(yōu)越性是試樣在飽和滲流以及反壓飽和等試驗過(guò)程結束后可以直接進(jìn)行該試樣的滲流后以及反壓飽和后的非飽和三軸壓縮試驗，保證了測試試樣的連續性，能夠更加真實(shí)的反映試樣經(jīng)歷不同的工況之后的非飽和力學(xué)特性以及滲流特性。也解決了黃土等結構性較差巖土體飽和后無(wú)法直接取出進(jìn)行非飽和三軸壓縮試驗的不足。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種新型飽和與非飽和滲透三軸儀，通過(guò)改進(jìn)底座以及增加儀器中應力/體積控制器的技術(shù)方法，使得改進(jìn)后的儀器能夠進(jìn)行飽和土三軸壓縮試驗以及非飽和土三軸壓縮試驗，也可以進(jìn)行飽和滲透剪切試驗，該新型設備可以進(jìn)行巖土體反壓飽和以及飽和滲流試驗后的非飽和三軸壓縮試驗，做到利用同一塊試樣測試滲透結束或反壓飽和結束后的巖土試樣非飽和強度，實(shí)現了三軸試驗中飽和-非飽和的連續性，通過(guò)改變底座以及增加儀器中體積/壓力控制器等技術(shù)方法實(shí)現了飽和土的滲透剪切試驗巖土體飽和滲流以及反壓飽和結束后的非飽和三軸壓縮試驗。

技術(shù)負責人： 諶文武 土木工程與力學(xué)學(xué)院