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(guī)三軸儀、真三軸儀、應(yīng)力路徑三軸儀、空心扭轉(zhuǎn)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(jù)不同的工程概況，每種三軸儀都有其自身獨(dú)特的使用優(yōu)勢(shì)。三軸試驗(yàn)中飽和、固結(jié)以及剪切是三個(gè)非常重要的過程。常規(guī)三軸試驗(yàn)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(fù)變化，此時(shí)單獨(dú)的常規(guī)三軸試驗(yàn)或者非飽和土三軸試驗(yàn)均不能夠準(zhǔn)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(shù)。

目前的常規(guī)三軸儀可以進(jìn)行巖土體的不固結(jié)不排水三軸壓縮試驗(yàn)、固結(jié)不排水三軸壓縮試驗(yàn)以及固結(jié)排水三軸壓縮試驗(yàn)。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(yàn)以及不同凈應(yīng)力條件下的非飽和剪切試驗(yàn)?，F(xiàn)有真三軸儀、應(yīng)力路徑三軸儀、空心扭轉(zhuǎn)三軸儀、高壓大型三軸儀等只是應(yīng)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(yīng)力條件下的剪切試驗(yàn)，但是目前的常規(guī)三軸儀無法進(jìn)行飽和試樣的非飽和三軸試驗(yàn)；也無法進(jìn)行巖土體的滲透剪切試驗(yàn)。目前的非飽和土三軸儀由于底座中鑲嵌陶土板的原因無法快速進(jìn)行飽和土三軸試驗(yàn)，主要由于陶土板的極低滲透特性造成，也無法進(jìn)行試樣的滲透剪切試驗(yàn)?，F(xiàn)有真三軸儀、應(yīng)力路徑三軸儀、空心扭轉(zhuǎn)三軸儀、高壓大型三軸儀等也無法進(jìn)行飽和土的滲透剪切試驗(yàn)，也無法進(jìn)行巖土體飽和滲流以及反壓飽和結(jié)束后后的非飽和三軸壓縮試驗(yàn)。

本發(fā)明在非飽和三軸儀的基礎(chǔ)上，通過改變非飽和三軸儀底座和頂帽以及增加應(yīng)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(chǔ)上既可以進(jìn)行飽和土三軸試驗(yàn)，也可以進(jìn)行非飽和土三軸試驗(yàn)，最主要的是進(jìn)行飽和滲透剪切試驗(yàn)以及飽和滲流后試樣的非飽和三軸壓縮試驗(yàn)。該設(shè)備的顯著優(yōu)越性是試樣在飽和滲流以及反壓飽和等試驗(yàn)過程結(jié)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(yàn)，保證了測試試樣的連續(xù)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(jié)構(gòu)性較差巖土體飽和后無法直接取出進(jìn)行非飽和三軸壓縮試驗(yàn)的不足。

發(fā)明內(nèi)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，通過改進(jìn)底座以及增加儀器中應(yīng)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(yàn)以及非飽和土三軸壓縮試驗(yàn)，也可以進(jìn)行飽和滲透剪切試驗(yàn)，該新型設(shè)備可以進(jìn)行巖土體反壓飽和以及飽和滲流試驗(yàn)后的非飽和三軸壓縮試驗(yàn)，做到利用同一塊試樣測試滲透結(jié)束或反壓飽和結(jié)束后的巖土試樣非飽和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了三軸試驗(yàn)中飽和-非飽和的連續(xù)性，通過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(xiàn)了飽和土的滲透剪切試驗(yàn)巖土體飽和滲流以及反壓飽和結(jié)束后的非飽和三軸壓縮試驗(yàn)。

技術(shù)負(fù)責(zé)人： 諶文武 土木工程與力學(xué)學(xué)院