一种饱和非饱和岩土体单轴压缩蠕变试验方法

摘要

一种饱和非饱和岩土体单轴压缩蠕变试验方法，其特征在于利用一种装置进行岩土体的单轴压缩蠕变的测试，该装置主要包括水箱(1)，加压框架(2)，千分表(4)，压力室(5)，进水管(6)，排水管(8)，加压轴(11)，上排水管(12)，导水管(14)，顶帽(15)，上透水石(16)，下透水石(18)，底座(19)，量水管(20)，下排水管(23)，压力室底座(24)，固定栓(25)，砝码(26)，加压杠杆(30)等。该仪器制造简单，测量精度高，可以直接测定各种软岩、硬土在饱和或非饱和条件下的长期蠕变抗压强度与变形参数。可用于土木工程中遇到的各种软岩、硬土的室内或现场测试。测试方法主要分为安装试样、充水准备与试样加载三步。

说明书

技术领域

本发明是一种土工测试方法，属于土木(岩土)工程技术领域。

背景技术

国内外学者把地质体分为岩体(岩石)和土体(土)，它们分别成为岩石力学与土力学各自独立的研究对象，在这种思潮的引导下，膨胀岩与膨胀土的研究是分别进行的，但随着研究的深入，各国都遇到了大量的“岩不岩、土不土”，“似岩非岩、似土非土”的地质体。1993年在雅典召开的国际研讨会上提出了有别于岩石和土的概念“软岩/硬土”，倡导进行专门研究。针对这种“软岩/硬土”，不同试验规范规定的试验条件下，膨胀性岩土的变形与强度指标相差甚大，岩石试验方法获得的模量相当于土工试验结果的9-30倍。特别是岩土体的长期蠕变强度及其规律的测试更是亟待解决的问题。

长期以来，进行岩土体试样的长期单轴抗压强度都是利用短期的抗压强度值代替，主要因为单轴抗压长期强度测试周期较长，仪器控制不够稳定，测试数据离散性大等原因。而国内外学者对长期强度的认识分歧很大，主要有以下4种学派：①长期强度降低派，持这种论点的学者较多；②长期强度提高派；③长期强度不变派；④长期强度不定派。软岩/硬土的长期蠕变抗剪强度要根据具体条件，通过理论分析与试验测试才能下结论。在不同试验条件下测试软岩/硬土的长期蠕变强度，是进行理论分析的基础。目前国内外还没有较为成熟的用来量测软岩/硬土在无侧限压力下单轴抗压蠕变试验方法。该申请就是要发明一种针对软岩/硬土在饱和状态或非饱和状态条件下的单轴抗压蠕变试验装置，用来测试其蠕变特性。

发明内容

本发明目的是提供一种饱和非饱和岩土体单轴压缩蠕变试验方法，解决软岩/硬土在饱和或非饱和状态下的长期蠕变与长期抗压强度的量测问题。

本发明的技术解决方案，其特征是利用一种试验装置进行饱和非饱和岩土体单轴压缩蠕变测试，该装置包括水箱1，加压框架2，螺栓3，千分表4，压力室5，进水管6，进水管阀门7，排水管8，排水管阀门9，转动轴10，加压轴11，上排水管12，上排水管阀门13，导水管14，顶帽15，上透水石16，试样17，下透水石18，底座19，量水管20，导水管阀门21，下排水管阀门22，下排水管23，压力室底座24，固定栓25，砝码26，大砝码27，第一吊钩28，第二吊钩29，加压杠杆30。水箱1通过进水管6与压力室底座24相连，进水管6通过进水管阀门7控制，排水管8通过排水管阀门9控制，上排水管12通过上排水管阀门13控制，下排水管23通过下排水管阀门22控制，压力室5通过导水管14与量水管20相连，导水管14通过导水管阀门21控制，底座19上面安装下透水石18，下透水石18上面安装套有橡胶膜的试样17，试样17上面安装上透水石16，上透水石16上面安装顶帽15，顶帽15对准加压轴11，加压轴11穿过压力室5与加压框架2连接，压力室5通过螺栓3与压力室底座24连接，压力室5上安装有千分表4，加压框架2通过固定栓25与压力室底座24连接，固定栓25、大砝码27与加压杠杆30通过转动轴10、第一吊钩28连接，加压杠杆30与砝码26通过第二吊钩29连接。

本发明优点：

仪器制造简单，测量精度高，满足样品固结、蠕变控制要求，可以直接测定各种软岩、硬土在饱和或非饱和条件下的长期蠕变抗压强度与变形参数。

本发明适用范围：

可用于土木工程中遇到的各种软岩、硬土的室内或现场测试，适用于无侧限压力下软岩/硬土饱和与非饱和长期蠕变抗压强度与变形参数的测量。

附图说明：

图1是测量单轴压缩蠕变试验方法所用试验装置的结构示意图。其中有：水箱1，加压框架2，螺栓3，千分表4，压力室5，进水管6，进水管阀门7，排水管8，排水管阀门9，转动轴10，加压轴11，上排水管12，上排水管阀门13，导水管14，顶帽15，上透水石16，试样17，下透水石18，底座19，量水管20，导水管阀门21，下排水管阀门22，下排水管23，压力室底座24，固定栓25，砝码26。

图2是图1的A-A右视图。其中有：转动轴10，固定栓25，砝码26，大砝码27，第一吊钩28，第二吊钩29，加压杠杆30。

具体实施方式：

实施例：用于量测软岩/硬土单轴压缩变形的试验方法如下：

(1)试样饱和条件下的蠕变试验方法：

①安装试样：先将试样17进行抽气饱和，并浸泡上透水石16和下透水石18，然后把下透水石18放在底座19上，将饱和后的试样17套上橡胶膜安装在下透水石18上，试样17上放置上透水石16，上透水石16顶部加盖顶帽15，并用橡胶圈固定顶帽15和底座19。

②充水准备：将压力室5安装在压力室底座24上，拧紧螺栓3，将加压轴11对准顶帽15，关闭排水管阀门9，依次打开导水管阀门21、上排水管阀门13和进水管阀门7，将压力室5充满水直到量水管20中充满一半水，关闭进水管阀门7。

③试样加载：打开下排水管阀门22，将加压轴11接触顶帽15，调节千分表4，根据试样饱和单轴抗压强度大小，按要求放置砝码26，进行单轴加载试验，24小时后关闭下排水管阀门22，通过量水管20进行试样17体积变化的量测，通过千分表4量测试样17的轴向应变，通过砝码26获取垂直压力，通过计时器计算试验时间。

(2)试样非饱和条件下的蠕变试验方法：

①安装试样：将浸湿后的下透水石18放在底座19上，下透水石18表面贴上滤纸，将天然试样17套上橡胶膜安装在下透水石18上，试样17上表面贴上滤纸，滤纸上放置浸湿后的上透水石16，上透水石16顶部加盖顶帽15，并用橡胶圈固定顶帽15和底座19。

②充水准备：将压力室5安装在压力室底座24上，拧紧螺栓3，将加压轴11对准顶帽15，依次关闭排水管阀门9和上排水管阀门13，打开导水管阀门21和进水管阀门7，将压力室5充满水直到量水管20中充满一半水，关闭进水管阀门7。

③试样加载：打开下排水管阀门22，将加压轴11接触顶帽15，调节千分表4，根据试样饱和单轴抗压强度大小，按要求放置砝码26，进行单轴加载试验，24小时后关闭下排水管阀门22，通过量水管20进行试样17体积变化的量测，通过千分表4量测试样17的轴向应变，通过砝码26获取垂直压力，通过计时器计算试验时间。