一种透明土应力历史模拟装置及测量方法与流程

本发明涉及一种透明土应力历史模拟装置及测量方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术：

土体变形的测量是土力学研究的重要内容之一。由于土的不透明性，传统的室内试验测量只能获得土体宏观的变形和边界区域的变形。为了实现对土体内部变形、渗流等的可视化观测，透明土试验技术应运而生。透明土具有与天然土体相似的岩土工程性质，可以在试验中与光学观测技术相结合，实现土的三维变形、强度和渗流等问题的可视化研究。这对于深入研究各种工程地质条件下的土体内部变形规律和机理，提高对土力学和岩土工程问题的本质认识具有重要意义。

在用透明土代替现场土样进行的试验中往往要进行应力历史的模拟工作，需要事先给透明土一个前期的固结应力来模拟实际的受力状况。但是，在进行这项工作时经常采用的是简单堆载，这样的方法精度十分粗糙，所加荷载范围也有限，因此发明一个完备严谨的试验装置十分必要。

技术实现要素：

本发明提供一种透明土应力历史模拟装置及测量方法，采用真空预压的方法来模拟应力历史，克服传统试验中加载精度低，所加荷载范围不连续和受力不均的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种透明土应力历史模拟装置，包括圆柱体加载桶，圆柱体加载桶的两端均设有开口，其底部连接在底座上，在底座中间部位开设有抽气孔，抽气孔通过橡皮管与真空泵连通，所述的真空泵上安装有压力表；其中，所述的圆柱体加载桶内安置有待检测透明土土样，其通过密封膜包裹后放入圆柱体加载桶内；

作为本发明的进一步优选，圆柱体加载桶底部与底座通过螺纹连接，两者之间通过橡胶垫密封；

作为本发明的进一步优选，所述的圆柱体加载桶与底座均采用透明有机塑料制成；

一种使用上述任一透明土应力历史模拟装置的测量方法，包括以下步骤：首先将待检测透明土土样放置在底座上，使用密封膜由上至下进行密封，将圆柱体加载桶套设在密封后的待检测透明土土样上，此时检查所述装置的密封性，真空泵上安装的压力表指数未发生变动后，进行检测操作，打开真空泵电源进行抽气操作，加载过程中注意压力表的指数，进行记录，当压力表的压力值达到预期数值时，拔掉电源停止加载。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明包括以下有益效果：克服传统堆压模拟的粗糙性：本发明的应力历史模拟装置可以按照事先确定的加载值进行加载，加载的多少可以通过压力表实时地显示出来；传统的加载都是通过砝码进行，所加的荷载受限于砝码的重量，是不连续的，本发明的装置是利用真空进行加载，可以较好地克服这个缺点；

受力均匀：传统的加载都是通过砝码或者重物来完成，在堆积重物的过程中难免会出现偏心等不利因素，这会造成土体受力的不均；发明装置采用抽真空的方法，与传统技术相比，受力会更加均匀；

可视化：采用透明土来进行土力学的研究，很大程度上就是因为透明土可以在实验过程中观察土体内部变形；本发明采用透明材料，在应力历史模拟过程中可以实时观察土体的变形状况；

制作成本低、设备简单轻便：本装置主要由圆柱体加载桶和真空泵组成，两者的价格都很低廉，在成本上有较大的优势。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的优选实施例的底座俯视图；

图中：1为圆柱体加载桶，2为底座，3为真空泵，4为压力表，5为橡皮管，6为密封膜，7为抽气孔，8为橡胶垫。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明包含以下技术特征：圆柱体加载桶1，底座2，真空泵3，压力表4，橡皮管5，密封膜6，抽气孔7，橡胶垫8。

本发明的一种透明土应力历史模拟装置，包括圆柱体加载桶，圆柱体加载桶的两端均设有开口，其底部连接在底座上，在底座中间部位开设有抽气孔，抽气孔通过橡皮管与真空泵连通，所述的真空泵上安装有压力表；其中，所述的圆柱体加载桶内安置有待检测透明土土样，其通过密封膜包裹后放入圆柱体加载桶内；

作为本发明的进一步优选，圆柱体加载桶底部与底座通过螺纹连接，两者之间通过橡胶垫密封；

作为本发明的进一步优选，所述的圆柱体加载桶与底座均采用透明有机塑料制成；

一种使用上述任一透明土应力历史模拟装置的测量方法，包括以下步骤：首先将待检测透明土土样放置在底座上，使用密封膜由上至下进行密封，将圆柱体加载桶套设在密封后的待检测透明土土样上，此时检查所述装置的密封性，真空泵上安装的压力表指数未发生变动后，进行检测操作，打开真空泵电源进行抽气操作，加载过程中注意压力表的指数，进行记录，当压力表的压力值达到预期数值时，拔掉电源停止加载。

需要注意的是，连接真空泵的电源，进行抽气操作后，当压力表的示数达到预定荷载时，适当减小真空泵的功率，以保持压力表示数稳定，其中，压力表由真空表改装而成，具体改装方法为：按照公式p=100000×（1－φ/0.1），（单位：pa，φ为真空表的读数值的绝对数）进行换算后，然后对真空表表盘示数进行重新标示即形成新的压力表。

由以上可知，传统的应力历史模拟方式都为堆载预压，堆载的重物多为石块等重物，这些重物的形状大多不规则，重力分布不均，在试样上堆载重物预压时很容易存在应力集中现象，导致受力不均，另外，在进行大荷载预压时，过高地堆载重物，除了会存在受力偏心现象外，还存在较大的安全隐患，而

本技术：
采用真空预压的方法来模拟应力历史，克服了传统试验中加载精度低，所加荷载范围不连续和受力不均的缺陷。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种透明土应力历史模拟装置及测量方法，包括圆柱体加载桶，圆柱体加载桶的两端均设有开口，其底部连接在底座上，在底座中间部位开设有抽气孔，抽气孔通过橡皮管与真空泵连通，所述的真空泵上安装有压力表；其中，所述的圆柱体加载桶内安置有待检测透明土土样，其通过密封膜包裹后放入圆柱体加载桶内；本发明采用真空预压的方法来模拟应力历史，克服传统试验中加载精度低，所加荷载范围不连续和受力不均的缺陷。

技术研发人员：吴跃东;徐楠;周云峰;林来贺;梁传杨
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2017.05.05
技术公布日：2017.08.18