一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置及试验方法与流程

本发明涉及岩土工程领域，具体来说是一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置及试验方法。

背景技术：

土石混合体作为一种常见的地质结构体，广泛分布在我国西南地区，常作为滑坡的重要物质组成。土石混合体的非饱和特性决定着其在水动力条件下的抗剪强度。目前，针对非饱和土石混合体强度特性的研究相对较少，尤其是非饱和土石混合体的抗剪强度测试的试验设备相对匮乏。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，针对土石混合体非饱和抗剪强度试验设备匮乏的情况，研制了在土石混合体基质吸力测量的基础上，进行剪切强度测试的试验装置，提供了一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置及试验方法，为进一步分析土石混合体水动力特性奠定了一定的基础。

本发明通过如下技术方案予以实现：一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置，包括连接有进气系统、高进气值陶土板、出液系统、试验台、数据采集系统、计算机和加载系统的试样室；

所述的进气系统与稳定压力源相连，压力气体通过进气系统进入试样，相应的试样中的水通过高进气值陶土板、出液系统进入液体测量系统，通过数据采集系统采集出液量得出相应的试件饱和度；

所述试验台上有固定试件的底座及加载系统，控制试件进行直剪试验过程，相关试验数据由数据采集系统采集，通过计算机进行显示。

所述试样室在基质吸力测量过程中能保持密封状态。

本发明一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1）将土石混合体试样放入试样室，通过进气系统向试样室通入一定压力的气体，相应的试样内的水分通过出液系统流出到量测系统，通过计算可以得到特定压力条件下，土石混合体试样的饱和度及基质吸力。

2）关闭进气系统，通过计算机控制加载系统开始直剪试验过程，通过数据采集系统采集直剪试验数据，得到特定基质吸力及饱和度条件下土石混合体的抗剪强度参数。

附图说明

图1为土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置示意图。

图中：1-进气系统，2-高进气值陶土板，3-出液系统，4-试验台，5-数据采集系统，6-计算机，7-加载系统，8-试样室。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐明本发明，应理解实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置，包括非饱和土石混合体基质吸力测试系统和土石混合体直剪试验系统，所述的非饱和土石混合体基质吸力测试系统包括进气系统1、高进气值陶土板2、出液系统3，所述的直剪试验系统包括试验台4、加载系统7、数据采集系统5、计算机6和试样室8。

所述的进气系统1与稳定压力源相连，压力气体通过进气系统1进入试样，相应的试样中的水通过高进气值陶土板2、出液系统3进入液体测量系统，通过数据采集系统5采集出液量得出相应的试件饱和度；

所述试验台4上有固定试件的底座及加载系统7，控制试件进行直剪试验过程，相关试验数据由数据采集系统5采集，通过计算机6进行显示。

所述试样室8在基质吸力测量过程中能保持密封状态。

下面采用本发明装置测量基质吸力为100kpa时的土石混合体的抗剪强度。

将制备好的土石混合体试样放置于试样室8，确保进气系统1及出液系统3通畅和试样室8的密封性。

设置进气压力为100kpa，通过液体测量系统测得出液量为0并保持稳定时，认为土石混合体内基质吸力此时为100kpa。

进行直剪试验，通过计算机6控制加载系统7，使试样受剪切变形，此时剪切变形数据通过数据采集系统5采集并通过计算机6显示，当试样破坏时，可得到土石混合体试样基质吸力为100kpa时的抗剪强度。

上面结合附图对本发明的具体实施例做了详细说明，但本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：

1.一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置，其特征在于：包括连接有进气系统（1）、高进气值陶土板（2）、出液系统（3）、试验台（4）、数据采集系统（5）、计算机（6）和加载系统（7）的试样室（8）；

所述的进气系统（1）与稳定压力源相连，压力气体通过进气系统（1）进入土石混合体试样，土石混合体试样中的水通过高进气值陶土板（2）和出液系统（3）进入液体测量系统，通过数据采集系统（5）采集出液量得出相应的试件饱和度；

所述试验台（4）上有固定试件的底座及加载系统（7），控制试件进行直剪试验过程，相关试验数据由数据采集系统（5）采集，通过计算机（6）进行显示。

2.根据权利要求1所述的土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置，其特征在于，所述试样室（8）在基质吸力测量过程中能保持密封状态。

3.基于权利要求1所述的土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置的试验方法，特征在于：包括以下步骤：

1）将土石混合体试样放入试样室（8），通过进气系统（1）向试样室（8）通入一定压力的气体，相应的试样内的水分通过出液系统（3）流出到量测系统，通过计算得到特定压力条件下，土石混合体试样的饱和度及基质吸力；

2）关闭进气系统（1），通过计算机（6）控制加载系统（7）开始直剪试验过程，通过数据采集系统（5）采集直剪试验数据，得到特定基质吸力及饱和度条件下土石混合体的抗剪强度参数。

技术总结
本发明公开一种土石混合体非饱和抗剪强度参数试验装置及试验方法，试验装置包括非饱和土石混合体基质吸力测试系统和土石混合体直剪试验系统，所述的非饱和土石混合体基质吸力测试系统包括进气系统、高进气值陶土板和出液系统，所述的直剪试验系统包括试验台、加载系统、数据采集系统、计算机和试样室，通过控制土石混合体试样的基质吸力，在此基础上进行直剪试验得到相应基质吸力水平下的土石混合体抗剪强度参数。

技术研发人员：肖海斌;王震;陈鸿杰;徐卫亚;王环玲
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司;河海大学;华能集团技术创新中心有限公司
技术研发日：2020.11.11
技术公布日：2021.03.12