一种模拟工程中土体承受荷载情况下进行干湿循环的装置

摘要

本发明公开了一种模拟工程中土体承受荷载情况下进行干湿循环的装置。该装置包括螺母、固定环、立杆、下底板、下底板排水孔、环刀、十字交叉棱、上盖板和上盖板排水孔，立杆全长附有螺纹并与下底板固定相连；上盖板上十字交叉棱的上端比固定环外径大1厘米；固定环内径略大于环刀外径，便于环刀放入，固定环环壁上对角位置设置四个竖槽，竖槽内螺纹与立杆的螺纹相互咬合，螺母内螺纹与立杆的螺纹相互咬合；整个装置材质为强度高密度小的硬塑料。本发明装置材料简单廉价、操作简便、模拟受力情况接近工程实际、易掌握、便于工程运用。

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程试验及工程运用技术领域，特别涉及一种模拟工程中土体承受荷载情况下进行干湿循环的装置。

背景技术

干湿循环作用对土体的强度、模量等性质具有显著影响，土体干湿循环也是岩土工程广泛关注的问题之一。目前针对土体干湿循环过程的研究主要通过大体积模型实验和实验室小体积试样实验进行。而目前的实验装置所模拟的土体受力情况与工程实际相差较大，主要存在以下局限性：(1)试样干湿循环过程在直剪仪上进行，含水率通过剪切破坏后的试样测量，不能实时精确控制试样含水率；试样包裹严实，干湿循环过程缓慢；(2)试样在无约束状态下进行干湿循环过程，先制作较大试样，干湿循环完成后再制作环刀试样，对试样形成多次扰动，影响实验结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟工程中土体承受荷载情况下进行干湿循环的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是这样实现的：一种模拟工程中土体承受荷载情况下进行干湿循环的装置，包括螺母、固定环、立杆、下底板、下底板排水孔、环刀、十字交叉棱、上盖板和上盖板排水孔，立杆全长附有螺纹并与下底板固定相连；上盖板上十字交叉棱的上端比固定环外径大1厘米；固定环内径略大于环刀外径，便于环刀放入，固定环环壁上对角位置设置四个竖槽，竖槽内螺纹与立杆的螺纹相互咬合，螺母内螺纹与立杆的螺纹相互咬合；整个装置材质为强度高密度小的硬塑料。

上述强度高密度小的硬塑料优选PEEK塑料。

本发明装置材料简单廉价、操作简便、模拟受力情况接近工程实际、易掌握、便于工程运用。

附图说明

图1为本发明装置中固定环主视图。

图2为本发明装置中固定环俯视图。

图3为本发明装置中上盖板及十字交叉棱主视图。

图4为本发明装置中上盖板及十字交叉棱俯视图。

图5本发明实施例中用于竖向应变测试的装置示意图。

图中标记：1-螺母；2-固定环；3-立杆；4-下底板；5-下底板排水孔；6-环刀；7-十字交叉棱；8-上盖板；9-上盖板排水孔；10-百分表；11-磁性表座；12-试样。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：

一种模拟工程中土体承受荷载情况下进行干湿循环的装置，包括螺母1、固定环2、立杆3、下底板4、下底板排水孔5、环刀6、十字交叉棱7、上盖板8和上盖板排水孔9，立杆3全长附有螺纹并与下底板4固定相连；上盖板8上十字交叉棱7的上端比固定环2外径大1厘米；固定环2内径略大于环刀6外径，便于环刀6放入，固定环2环壁上对角位置设置四个竖槽，竖槽内螺纹与立杆3的螺纹相互咬合，螺母1内螺纹与立杆3的螺纹相互咬合；整个装置材质为PEEK塑料。

本实施例装置的具体实验方法按照以下步骤：

第一，根据实验计划制作所要求含水率的环刀试样12，试样12上下面各放两层与试样12等大的丝质纱布，以防止土粒流失，将试样12连同环刀6一起放于下底板4上。

第二，将上盖板8对准盖到试样12上，固定环2穿过立杆3放到上盖板8的十字交叉棱7上，螺母1拧到立杆3顶端位置，称量整个装置的重量记为M0。

第三，如图5所示，将百分表10的测试头设置在上盖板8的十字交叉棱7上，并设置初始值，以此测量试样12的竖向应变。

第四，根据实验计划的荷载等级要求，用砝码在上盖板8上堆载施加压力，当试样12被竖向荷载压缩，固定环2随上盖板8向下滑动，此时试样12即受到环向约束力，又受到压力，模拟出工程实际受力情况。

第五，模拟土体失水过程通过控制土体含水率来实现，让土体水分自由蒸发，每隔一定时间记录百分表10的数值并测量试样12的重量以计算此时试样12的含水率。

第六，称重时，移开百分表10，将螺母1沿立杆3拧到与固定环2紧密接触，以防止卸去砝码竖向荷载后试样12回弹；卸下上盖板8上的荷载，将整个装置放在天平上称量质量M1，根据两次称重之差(M0-M1)即为土体水分变化量，从而计算出试样12的含水率变化情况；由于固定环2的约束，上盖板8不能回弹，称重时试样12仍处于受压状态，整个过程不存在卸载。

第七，模拟土体吸水过程时，将装置置于设定湿度的养护箱中，使水分充分渗入试样12；每隔一定时间记录百分表10的数值并以第六步所述方法称重计算试样12的含水率，从而达到在精确控制含水率情况下进行土体干湿实验。