多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法，验证不同土石比模型在推剪破坏过程中力、位移及电阻率的响应特征，该试验装置包括模型池部分、加载机构和固定部分，其中，所述模型池部分包括框架、钢绞线和薄膜，钢绞线固定在前端敞口处，在框架的前端敞口处形成加载窗口，所述框架至于水平场地内且与其中一个固定部分接触；加载机构通过通过所述加载窗口作用于内部试样。并公开了应用该装置进行验证的试验方法。是一种具有广泛使用价值的科学模型，通过该装置及方法获得数据，具有广泛的适用性，且模型结构科学、合理，可以模拟冻土、降雨、外源震动等各种情况下的推剪力破坏情况，且能够取得良好的效果。

【技术实现步骤摘要】
多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法
该专利技术涉及土石电阻率响应特征实验验证设备及方法

技术介绍
电阻率作为不同介质的固有属性使土石坝等水工建筑物无损健康诊断成为可能，且被广泛的应用，因此国内许多学者相继对不同材料电阻率变化开展了系列研究。孙树林[1]等人通过制备素土及其与不同石灰掺量的试件在不同含水率条件下电阻率变化揭示了不同灰土比、含水率、饱和度、土的结构和土粒粒径等对灰土样电阻率的影响。周启友[2]等人通过在砂岩岩样上进行了饱水与排水试验时在不同方向上进行高密度电阻率成像，获得了饱水与排水过程中岩石电阻率在不同方向上的响应特性。查甫生[3]等人通过对非饱和黏性土的电阻率特性进行试验研究，推导了适用于非饱和黏性土的电阻率结构模型，探讨了黏性土电阻率的主要影响因素。吴迪[4]等人文中以砂土液化过程中孔隙率变化的规律研究为背景，开展饱和砂土的电阻率定量确定方法研究，探讨了不同测试条件对电阻率测试结果的影响，为开展砂土液化过程中孔隙率变化的规律研究奠定基础。Sava[5]等人在前人研究基础上建立了非饱和岩石电阻率和饱和度、孔隙率关系模型。然而土石复合介质由于其土石含量、孔隙结构、含水率、颗粒粒径等不同电阻率差异性很大，因此单研究土体或岩体很难表征其电阻率特性。汪魁[6]在其博士论文中对土石复合介质电阻率影响因素进行了系统研究，确定了各影响因素之间具有不确定的关联性，但在研究过程中并未考虑水环境及外部有压环境影响，这与土石坝等建筑物工作的实际状况存有差异。与此同时，国内许多学者开展了针对土石复合介质在水平剪切条件下物理力学性能变化研究。油新华、李晓等[7][8]分别针对不同土石复合体在现场开展了水平推剪试验研究，得出了土石混合体的抗剪强度变化特性。徐文杰等[9][10]，在考虑了水环境作用的影响下对土石混合体开展了原位推剪试验，得出不同环境下的抗剪强度指标。王江营等[11][12]在特定地槽内分别针对土石复合体开展正常条件、饱水浸泡、干湿循环作用下的土石混填地基水平推剪试验研究，并得到了各试样在不同条件下完整的破裂面、抗剪强度及推剪变形曲线。上述各位在不同环境、不同条件下的推剪试验确定了土石复合体的抗剪强度指标及变形特性，但均未将其与无损检测响应过程进行关联，无法对无损检测提供数据支撑。以最接近的油新华，汤劲松.土石混合体野外水平推剪试验研究[J].岩石力学与工程学报.2002，21(10)：1537-1540.为例。试验要求在预定深度处留出一个三面临空的长方形试验土体，土体两边各挖宽20cm的小槽，正面留至少30cm宽的槽，三面都要用粘土抹平。这种野外现场开挖的方式不适合进行电阻率的测量。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法，通过试验验证不同土石比模型在推剪破坏过程中力、位移及电阻率的响应特征，揭示模型的破坏规律的同时判定破裂面产生时的电阻率的响应值，为后续土石坝渗漏破坏检测提供判定依据。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，包括模型池部分、加载机构和固定部分，其特征在于，所述固定部分为两个且被固定于水平场地内，所述模型池部分包括框架、钢绞线及钢绞线锁具、绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜，其中，所述框架的顶部和前端敞口，所述钢绞线的两端分别通过钢绞线锁具固定在前端敞口处，且在框架的前端敞口处形成加载窗口，所述框架至于水平场地内且与其中一个固定部分接触；在框架内部空间内自内壁向内依次设置绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜，对框架、加载机构和试样进行隔离；所述加载机构包括加载力板、千斤顶和液压控制系统，其中，所述千斤顶一端通过垫块作用在加载力板上，另一端安装在另一个固定部分上，在加载力板和框架之间设置有两套与加载力顺向设置的直线导向组件；所述加载力板通过所述加载窗口作用于内部试样。进一步地，还可以包括一个顶部预应力加载机构，该预应力加载机构包括压板、定位块和顶紧螺栓、紧固螺钉，其中，该压板具有与试样水平面具有等宽度和等长度的轮廓，该压板置于试样的顶部且被定位块固定，在压板的上设置有缺口，所述定位块具有和框架的上边沿进行卡接的缺口，在所述定位块上设置有分别作用于框架和压板的紧固螺钉和顶紧螺栓。进一步地，所述框架的侧板和底板中设置有贯通的夹套，且夹套至少具有通介质的进口和出口，并设置相应的阀门。进一步地，所述该绝缘塑料膜至少覆盖底部、左右两侧和前后两侧，并在绝缘塑料膜内表面贴合滑膜，滑膜内侧贴合防渗膜，所述绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜三者之间是通过洒水的方式进行预贴合的。进一步地，所述防渗膜是由塑料薄膜经过起皱形成的，且起皱部位位于水平位置。进一步地，所述加载力板、框架的内、外表面具有绝缘层。进一步地，在钢绞线所在的前端敞口处有辅助板，所述辅助板被钢绞线固定。所述固定部分为使用地锚固定在场地内的水泥墩或者钢柱。所述框架包括底板、左右两侧的侧板和后端的后板，其中，在前侧的开放口处，两侧侧板上设置有固定钢绞线的通孔。进一步地，所述框架侧板上设置横向的或者竖向的震动电机。多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验方法，其特征在于，按顺序进行以下步骤：步骤一，选取并制备制备土石复合介质，步骤二，对模型池框架内部铺设绝缘塑料薄膜、滑膜和防渗膜，分别将制备的土石复合材料分层填筑于模型池内，并逐层进行夯实，保证每层填料的压实度不低于95％，制作过程中在试样内部安放至少一个剪力盒，所述剪力盒通过信号线与压力采集仪进行电路连接；步骤三，安装带压力表的千斤顶、垫块、加载力板，加载力板位于模型池底部向上三分之一处，千斤顶着力垫块位于加载力板的中间，位移计通过支架固定于加载力板和场地之间，电极按温纳布设方式打入模型池内的试样内，电极和直流电法仪进行电连接；步骤四，进行加载验证，试验加载过程中首先关闭千斤顶回油阀，同时缓慢开启送油阀使千斤顶顶头逐渐接触垫块施加水平推剪力，通过送油阀控制加载速率保持模型在30s内的变形量不超过3mm，每分钟分别记录一下千斤顶压力表、压力采集仪及电法仪读数，完成后继续进行下一级加载，直至压力表读数开始出现下降，此时的读数记为最大水平推力Pmax，后缓慢开启回油阀降低加载推力，稍作稳定后关闭回油阀继续对模型进行加载，直至出现另一次压力表读数开始降低，此时的读数记为Pmin，关闭送油阀并开启回油阀，使顶头回缩，停止推剪，并记录相关数据。进一步地，在步骤四中，在进行加载验证前还包括一个产生浸水条件的步骤，向试样喷洒自来水，喷洒过程基本保持1000ml/min，每洒30min静置30min，全部洒完后静置24h，洒水总量通过击实试验及模型总体压实度95％达到饱和时予以确定。进一步地，在步骤四中，在进行加载验证前还包括对内部试样进行冷冻的步骤，夹套内通入冷介质，待冷却至设定温度后，保持低温并开始加载实验。进一步地，在步骤四中，在进行加载验证的同时，还包括对内部试样进行震动的动作，即开启震动电机，并获取相关加载试验数据。。本专利技术的有益效果是：本试验装置可以针对几乎所有的多相土石介质进行推剪破坏电阻率响应特征的验证，是一种具有广泛使用价值的科学模型，通过该装置及方法获得数据，具有广泛的适用性，且模型结构科学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，包括模型池部分、加载机构和固定部分，其特征在于，所述固定部分为两个且被固定于水平场地内，所述模型池部分包括框架、钢绞线及钢绞线锁具、绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜，其中，所述框架的顶部和前端敞口，所述钢绞线的两端分别通过钢绞线锁具固定在前端敞口处，且在框架的前端敞口处形成加载窗口，所述框架至于水平场地内且与其中一个固定部分接触；在框架内部空间内自内壁向内依次设置绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜，对框架、加载机构和试样进行隔离；所述加载机构包括加载力板、千斤顶和液压控制系统，其中，所述千斤顶一端通过垫块作用在加载力板上，另一端安装在另一个固定部分上，在加载力板和框架之间设置有两套与加载力顺向设置的直线导向组件；所述加载力板通过所述加载窗口作用于内部试样。

【技术特征摘要】
1.多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，包括模型池部分、加载机构和固定部分，其特征在于，所述固定部分为两个且被固定于水平场地内，所述模型池部分包括框架、钢绞线及钢绞线锁具、绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜，其中，所述框架的顶部和前端敞口，所述钢绞线的两端分别通过钢绞线锁具固定在前端敞口处，且在框架的前端敞口处形成加载窗口，所述框架至于水平场地内且与其中一个固定部分接触；在框架内部空间内自内壁向内依次设置绝缘塑料膜、滑膜和防渗膜，对框架、加载机构和试样进行隔离；所述加载机构包括加载力板、千斤顶和液压控制系统，其中，所述千斤顶一端通过垫块作用在加载力板上，另一端安装在另一个固定部分上，在加载力板和框架之间设置有两套与加载力顺向设置的直线导向组件；所述加载力板通过所述加载窗口作用于内部试样。2.根据权利要求1所述的多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，其特征在于，还可以包括一个顶部预应力加载机构，该预应力加载机构包括压板、定位块和顶紧螺栓、紧固螺钉，其中，该压板具有与试样水平面具有等宽度和等长度的轮廓，该压板置于试样的顶部且被定位块固定，在压板的上设置有缺口，所述定位块具有和框架的上边沿进行卡接的缺口，在所述定位块上设置有分别作用于框架和压板的紧固螺钉和顶紧螺栓。3.根据权利要求1所述的多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，其特征在于，所述框架的侧板和底板中设置有贯通的夹套，且夹套至少具有通介质的进口和出口，并设置相应的阀门。4.根据权利要求1所述的多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，其特征在于，在钢绞线所在的前端敞口处有辅助板，所述辅助板被钢绞线固定。所述固定部分为被地锚固定在场地内的水泥墩或者钢柱。所述框架包括底板、左右两侧的侧板和后端的后板，其中，在前侧的开放口处，两侧侧板上设置有固定钢绞线的通孔。5.根据权利要求1所述的多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，其特征在于，所述框架侧板上设置横向的或者竖向的震动电机。6.多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验方法，其特征在于，应用权利要求1所述的多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置，按顺序进行以下步骤：步骤一，选取并制备土石复合介质，步骤二，对模型池框架内部铺设绝缘塑料薄膜、滑膜和防渗膜，分别将制备的土石复合材料分层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王日升，汪魁，赵明阶，张欣，章传涛，李居铜，刘潘，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50