土体蠕变模拟装置的制作方法

本发明属于土体蠕变试验技术领域，涉及一种土体蠕变模拟装置。

背景技术

基础建设施工领域中，例如建筑、交通、水利和矿山施工过程中，均涉及到大量的边坡稳定性问题。边坡在施工过程中发生不同形式的变形及破坏，如滑坡或坍塌，其预防一直是该领域的重点研究课题，该课题研究中存在诸多的问题，其中之一是无法实时模拟土体蠕变情况。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种土体蠕变模拟装置，结构简单，采用塑料套管围合测试土体，束紧装置束紧收缩塑料套管，塑料套管收缩或扩张时的压力传导给压力传感器，压力显示器显示土体在塑料套管内蠕动的压力情况，可模拟土体径向和轴向的蠕变，实时显示蠕变压力大小，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种土体蠕变模拟装置，它包括塑料套管、压力传感器、导线、压力显示器和束紧装置；所述束紧装置收束压缩塑料套管；所述压力传感器包覆于塑料套管的外层；所述导线连接压力传感器和压力显示器；所述压力传感器随塑料套管伸缩扩张测定压力。

所述塑料套管为上下开口的筒体结构，筒壁设有垂直贯穿的错位口由束紧装置束紧密封。

所述塑料套管的外壁设有贯穿的多个压力孔。

所述压力传感器为环形结构，与塑料套管套合，其上设有开口。

所述束紧装置为束紧带；所述束紧带包括与开口的环形钢箍配合的紧固件，紧固件穿过开口处控制束紧带的伸展收缩。

所述束紧装置为旋转轴，以及与旋转轴连接的转动盘，旋转轴位于塑料套管的错位口搭接处连接。

所述塑料套管为圆形或多边形的筒体。

所述塑料套管外设置红外线高速摄像机，塑料套管为透明状，土体内放置多个标记球，由高速摄像机记录土体的蠕变轨迹。

如上所述的土体蠕变模拟装置的模拟方法，其特征在于，它包括如下步骤：

s1，无压模拟，根据模拟类型选择不同的塑料套管，无水压和气压模拟时，选用无压力孔的塑料套管；

s2，装料，将所需模拟的土体灌入塑料套管，底部无外力作用下不渗漏；

s3，开机，闭合压力传感器和压力显示器之间的电路；

s4，加载，旋转束紧带上的紧固件进行环形围压加载，或者，驱动转动盘旋转加载；

s5，测量，压力传感器受力向外侧扩张或者向内收缩时受到挤压，压力实时显示于压力显示器上；

s6，有压模拟，水压和气压模拟时，选用有压力孔的塑料套管；

s7，重复s2~s5后，将塑料套管及试验土体放置于ymc-1a型密闭液体动态测量仪中，进行加压。

一种土体蠕变模拟装置，它包括塑料套管、压力传感器、导线、压力显示器和束紧装置，通过塑料套管围合测试土体，通过束紧装置束紧收缩塑料套管，通过塑料套管收缩或扩张时的压力传导给压力传感器，通过压力显示器显示土体在塑料套管内蠕动的压力情况。本发明克服了原基础施工过程中土体蠕变情况不易掌握的问题，具有结构简单，可模拟土体径向和轴向的蠕变，实时显示蠕变压力大小，操作简单方便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的另一种结构示意图。

图中：塑料套管1，压力孔11，压力传感器2，导线3，压力显示器4，束紧装置5。

具体实施方式

如图1~图2中，一种土体蠕变模拟装置，它包括塑料套管1、压力传感器2、导线3、压力显示器4和束紧装置5；所述束紧装置5收束压缩塑料套管1；所述压力传感器2包覆于塑料套管1的外层；所述导线3连接压力传感器2和压力显示器4；所述压力传感器2随塑料套管1伸缩扩张测定压力。结构简单，通过塑料套管1围合测试土体，通过束紧装置5束紧收缩塑料套管1，通过塑料套管1收缩或扩张时的压力传导给压力传感器2，通过压力显示器4显示土体在塑料套管1内蠕动的压力情况，可模拟土体径向和轴向的蠕变，实时显示蠕变压力大小，操作简单方便。

优选的方案中，所述塑料套管1为上下开口的筒体结构，筒壁设有垂直贯穿的错位口由束紧装置5束紧密封。结构简单，使用时，土体位于塑料套管1内，塑料套管1为可伸缩的柔性塑料，错位口相互交叉搭接错位，束紧装置5束紧时，错位口收缩，束紧装置5释放时，错位口张开，错位口收缩或张开时塑料套管1内部的土体发生蠕动变形。

优选的方案中，所述塑料套管1的外壁设有贯穿的多个压力孔11。结构简单，塑料套管1的压力孔11可以模拟水压和气压下的土体蠕变情况，压力孔11便于空气或水进入，受压后土体也会从压力孔11渗出。

优选的方案中，所述压力传感器2为环形结构，与塑料套管1套合，其上设有开口。结构简单，使用时，塑料套管1发生伸缩变形，与其套合的压力传感器2相应地伸缩，伸缩的同时测定压力。

优选的方案中，所述束紧装置5为束紧带；所述束紧带包括与开口的环形钢箍配合的紧固件，紧固件穿过开口处控制束紧带的伸展收缩。结构简单，束紧装置5采用弹性钢质的开口环形结构与紧固件配合收缩塑料套管1，操作方便，塑料套管1上可以设置多个间距不同或相同的束紧带，可模拟多层不同土体径向的蠕变情况，适应范围广，适应性更好。

优选的方案中，所述束紧装置5为旋转轴，以及与旋转轴连接的转动盘，旋转轴位于塑料套管1的错位口搭接处连接。结构简单，束紧装置5采用转动盘驱动旋转轴收缩塑料套管1的错位口，收缩时，塑料套管1内的土体整体受压，模拟土体轴向蠕变情况。

优选的方案中，所述塑料套管1为圆形或多边形的筒体。结构简单，根据不同地质、不同结构层，选择相应横截面的塑料套管1模拟土体的蠕变情况，模拟数据更接近实际，模拟更真实。

优选的方案中，所述塑料套管（1）外设置红外线高速摄像机，塑料套管1为透明状，土体内放置多个标记球，由高速摄像机记录土体的蠕变轨迹。结构简单，土体蠕动时，为红色或蓝色醒目的标记球随土体一起蠕动，由红外线高速摄像机记录球体蠕变轨迹，也即为土体的蠕变轨迹。

优选的方案中，如上所述的土体蠕变模拟装置的模拟方法，其特征在于，它包括如下步骤：

s1，无压模拟，根据模拟类型选择不同的塑料套管1，无水压和气压模拟时，选用无压力孔11的塑料套管1；

s2，装料，将所需模拟的土体灌入塑料套管1，底部无外力作用下不渗漏；

s3，开机，闭合压力传感器2和压力显示器4之间的电路；

s4，加载，旋转束紧带上的紧固件进行环形围压加载，或者，驱动转动盘旋转加载；

s5，测量，压力传感器2受力向外侧扩张或者向内收缩时受到挤压，压力实时显示于压力显示器4上；

s6，有压模拟，水压和气压模拟时，选用有压力孔11的塑料套管1；

s7，重复s2~s5后，将塑料套管1及试验土体放置于ymc-1a型密闭液体动态测量仪中，进行加压。该方法简单适用，操作方便，适应性好。

如上所述的土体蠕变模拟装置，安装使用时，塑料套管1围合测试土体，束紧装置5束紧收缩塑料套管1，塑料套管1收缩或扩张时的压力传导给压力传感器2，压力显示器4显示土体在塑料套管1内蠕动的压力情况，可模拟土体径向和轴向的蠕变，实时显示蠕变压力大小，操作简单方便。

使用时，土体位于塑料套管1内，塑料套管1为可伸缩的柔性塑料，错位口相互交叉搭接错位，束紧装置5束紧时，错位口收缩，束紧装置5释放时，错位口张开，错位口收缩或张开时塑料套管1内部的土体发生蠕动变形。

塑料套管1的压力孔11可以模拟水压和气压下的土体蠕变情况，压力孔11便于空气或水进入，受压后土体也会从压力孔11渗出。

使用时，塑料套管1发生伸缩变形，与其套合的压力传感器2相应地伸缩，伸缩的同时测定压力。

束紧装置5采用弹性钢质的开口环形结构与紧固件配合收缩塑料套管1，操作方便，塑料套管1上可以设置多个间距不同或相同的束紧带，可模拟多层不同土体径向的蠕变情况，适应范围广，适应性更好。

束紧装置5采用转动盘驱动旋转轴收缩塑料套管1的错位口，收缩时，塑料套管1内的土体整体受压，模拟土体轴向蠕变情况。

根据不同地质、不同结构层，选择相应横截面的塑料套管1模拟土体的蠕变情况，模拟数据更接近实际，模拟更真实。

土体蠕动时，为红色或蓝色醒目的标记球随土体一起蠕动，由红外线高速摄像机记录球体蠕变轨迹，也即为土体的蠕变轨迹。

使用过程中，透明的塑料套管1给予土体长期约束，使土体不会松散；塑料套管1进行紧缩的方式有两种：

第一种采用束紧带与开口的环形钢箍配合的紧固件收缩束紧；每条钢束带可对土体给予不同的收束压缩程度，从而分层地对土体施加围压，围压除了可以收紧还可以放松。

第二种采用转动盘带动旋转轴与塑料套管1的错位口搭接旋转收缩；旋转加载，对每一层土体同时施加围压，围压除了可以收紧还可以放松。

塑料套管1上的压力孔11是为了拦着土颗粒不往下掉落和让外面的水、水压、气压进入到其内部，压力孔11的大小、分布密度可以根据实际应用选择调节，无气压模拟时，选择无孔的塑料套管1，以防土样从孔洞流出来。

模拟过程可以得出在不同的围压、不同的孔隙水压力、不同的气压，以及不同的轴压下的不同的压实度的土体，随着时间的蠕变规律。

网格的刚度可调，可以模拟不同的试验岩土体的周围的侧限刚度，可以模拟不同含水量下的土体蠕变特性，还可模拟不同含水量下土体在不同孔隙气压下的蠕变特性。

该试验装置可先进行轴压加载，再进行孔隙水压或气压的添加。也可先添加维护的孔隙气压和水压，再施加轴向压力。可以模拟不同工况下的土岩土体的不同受力环境。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。