碎石土渗透侵蚀三轴试验装置及试验方法_3

文档序号:8222089阅读:来源:国知局
br>[0055]选择试验使用的透明有机玻璃压力室(500mm);将底座与压力室分离,按《土工试验规程》制样要求装样,装样过程中应使用排水管排除测量孔隙压力管路和排水管路内的空气,装样过程中避免外部空气进入试样内部。试样安装完毕,将压力室放在压力室底座上,用螺母固紧,松开压力室上部的排气阀,转动压力室下部的压力室供水阀,使压力室内部与压力室供水筒相通,向压力室内注水。当压力室内水溢出时,关周围压力阀,使压力室内管道与围压控制器相通,各控制器通电。
[0056]2、试样饱和固结
[0057]将碎石土试样放置在压力室中心处的试样盛放腔内,使试样通过真空泵抽取试样内部空气,使得试样顶部形成真空,同时将渗流供水筒与试样底部联通,采用微渗流供水方式从试样底部供水,直至试样饱和。饱和度是通过测定孔隙水系数B检测试样饱和状态。在反压力保持一定值时,周围压力增量(△ σ3)引起孔隙水压力的增量Au。
[0058]B= Δ u/ Δ σ 3
[0059]饱和试验的设定可以通过PC机荧屏或控制器的键盘进行设定,在设定目标周围压力和反压力值后,可以通过PC机荧屏的开始键或在试验目标值栏点击鼠标右键进行控制,或在控制器的键盘对以上参数进行设定、启动、停止等控制,可以在PC机荧屏上或控制器的显示屏记录实际围压和孔隙水压力值以及反压力值,试验开始后,PC机荧屏显示围压、反压试样上下孔隙压力值、侵蚀颗粒质量、排水量、浊度值与时间的关系曲线,并按固结试验记录数据的时间间隔记录数据。装样结束后,若不施加反压力,则关闭排水阀;如果施加反压力饱和,则使压力室的排水阀的管道和体变量测筒与反压力控制器的管路相通。将周围压力控制器中的孔隙压力和周围压力清零。周围压力和反压力的设定范围分别为O?2000kPa、0 ?lOOOkPa。
[0060]PC机将围压的目标值传输给压力控制系统并启动,待围压达到目标值后,稳定几分钟后,PC机自动将反压力目标值发送至压力控制系统,反压力按目标设定值控制,各控制器按PC机的要求回传给PC机,PC机PC实时显示数据,同时开启排水阀,将排水阀切换使排水管和反压力控制器相通,固结试验开始(试样的孔隙水流向反压力控制器),PC机自动计算出试样的固结度,并记录在数据表中。试验过程中,PC机自动显示固结排水量与时间平方根曲线、排水量与时间对数曲线、孔隙压力与时间对数曲线。
[0061]3、渗透侵蚀试验
[0062]通过恒定的周围压力、主应力差施加至试样后,待试试样固结完成后,以恒定的流速或恒定的水头对试试样试验,测量试试样在各种受力情况下的渗透系数及侵蚀量。渗透试验的参数设定可以通过PC机荧屏和各控制器的键盘进行设定,选择试验方法后、确定试试样的受力情况(设定主应力差、周围压力值),确定顶部渗透压力、底部水压力或底部流速后,可以通过PC机荧屏和控制器的键盘对以上参数进行设定、启动、停止等控制,在PC机荧屏和控制器的显示屏读出实际的周围压力、孔隙水压力值、反压力值、主应力差以及试样体积变化。试验开始后,PC机荧屏的仪器状态一栏显示三轴试验所有量测数据,选择按时间记录数据,PC机按时间间隔记录数据。同时PC机荧屏显示反压力1、反压力2与时间的关系曲线、流量与时间的关系曲线以及轴向变形与时间的关系曲线。
[0063]控制器的显示屏读出实际的周围压力、孔隙水压力值、反压力值、主应力差以及上部流量、侵蚀颗粒重量等。
[0064]4、力学性能试验
[0065]4a、应力路径试验(破坏试验)
[0066]应力路径的工作原理:通过分别控制围压增量、主应力差增量值,按时间间隔逐级施加围压和主应力差,使试样在一定的应力路径下达到破坏,设计原理为:
[0067]a.施加一级围压和主应力差,待加压时间到,即根据围压增量和主应力差的计算增量,加下一级围压和主应力差,直至试样破坏。
[0068]b.通过PC机设定围压增量Δ σ 3、主应力差增量值Δ ( σ 1- σ 3)、时间间隔(Ζ增加时间),传输至各控制器进行应力路径试验。试验过程中,PC机荧屏实时显示有效应力p/q曲线和总应力p/q曲线、轴向变形与时间的曲线、孔隙水压力与时间的关系曲线。
[0069]试验步骤:
[0070]a.如果应力路径试验前需要进行饱和试验、固结试验,可以参考饱和试验、固结试验的试验步骤进行,试试样的编号为同一种。
[0071]b.在试验方法中选择应力路径试验,选择试试样编号,选择试验结束条件和条件参数。
[0072]c.确定固结试验时或试试样在原位的受力情况时的围压的目标值(范围0-2000)和反压力(范围1-300)(单位:kPa)和主应力差。
[0073]d.将轴向位移清零。采用PC机软件清零(方法是启动试验采集处理软件后,在仪器状态一栏中按各项目的清零键,对周围压力、孔隙压力、轴向位移、主应力、反压力1、侵蚀颗粒质量、流量等参数清零)。
[0074]e.如果进行排水剪切试验,则开启排水阀,排水阀的方向是使试样中的孔隙水流入反压力控制器中,并设定反压力目标值为O。如果进行不排水剪,则关闭排水阀。
[0075]f.设定围压增量Δ σ 3、主应力差增量Λ (O 1-0 3)(目标值可以为负值)。
[0076]g.清零和设定完毕,点击开始试验,此时各控制器按目标值进行控制,各控制器按PC机的要求回传给PC机,PC机自动记录试验过程中有关的数据。
[0077]h.试验过程中,PC机自动显示总应力路径曲线、有效应力曲线、轴向应变与时间关系曲线、孔隙压力与时间的关系曲线。
[0078]1.一旦试验条件满足结束条件时,PC机弹出一对话框,显示结束试验提示,程序恢复到初始输入参数状态。
[0079]4b、应力控制试验(破坏)
[0080]应力控制试验的工作原理:在围压保持不变的前提下,按时间间隔逐级施加主应力差(即主应力按一定的速度增加),使试样在一定的应力条件下达到破坏,设计原理为:
[0081]a.施加一级围压。
[0082]b.通过PC机设定主应力差增量值Δ (σ 1_ ο 3)、时间间隔,传输至压力控制系统进行应力控制试验。试验过程中,PC机荧屏实时显示主应力差与时间的关系曲线、主应力差与轴向变形的关系曲线、轴向变形与时间的曲线、孔隙水压力与时间的关系曲线。
[0083]试验步骤:
[0084]a.如果应力控制试验前需要进行饱和试验、固结试验,可以参考饱和试验、固结试验的试验步骤进行。
[0085]b.在试验方法中选择应力控制试验,选择试样编号,选择试验结束条件和条件参数。
[0086]c.确定固结试验时或试样在原位应力状态下的围压的目标值(范围0-2000)和反压力(范围1-300)(单位:kPa)和主应力差。
[0087]d.将轴向位移清零。用PC机软件清零(方法是启动试验采集处理软件后,在仪器状态一栏中按各项目的清零键,对
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