一种模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置

本技术涉及建筑工程设备，具体为一种模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置。

背景技术：

1、黏土是一种常见的建筑工程材料，在不同地应力环境、水环境和外力作用下往往会表现出不一样的工程性质。水-土相互作用十分复杂，其微观结构的演化对其宏观工程性质的影响规律仍不明确。因此，在工程建造以及地质灾害方面仍需要大量可靠的干湿循环试验数据支撑。

2、目前，干湿循环试验在润湿阶段往往都是浸泡饱和，湿润阶段试验结束后直接暴露在指定温度和湿度环境下，待试样水分蒸发至指定含水量。然而，实际工程中，黏土的干燥和湿润过程仍旧受到其周边应力环境的影响；地下水位在降水等影响下逐渐上升时，黏土被润湿的同时其自重应力也在改变；地下水位在干旱条件下逐渐下降时，黏土受到的水力梯度会逐渐减小，最后黏土的水分会逐渐蒸发。

3、此外，实际工程中，为了获取一种黏土的渗透性以及抗剪强度数据，往往需要制作两批试样分别进行渗透试验和直剪试验，这会重复试样制作的工作量。另外，由于黏土试样具有非均质性、不连续性的特点，两批试样的微观结构很可能不一致，无法完全作为平行样；很可能影响后续黏土微观结构与黏土宏观性质之间的分析。

4、目前市面上未见有能够模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是：提供一种模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置，能够对同一试样依次进行渗透试验和直剪试验，有利于后续黏土微观结构与黏土宏观性质之间的分析。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置，包括用于装填试样的试样盒、竖向施压装置、供水装置、剪切装置和检测装置，

4、竖向施压装置设于试样盒上方，用于向试样盒内的试样施加压力；

5、供水装置连接于试样盒，用于向试样盒内的试样供水以进行渗透试验；

6、剪切装置设于试样盒一侧，用于对渗透试验后的试样进行剪切试验；

7、检测装置连接于试样盒和剪切装置，用于检测获得渗透试验中的试样渗透系数和剪切试验中的试样抗剪强度。

8、进一步，供水装置包括气缸和水缸，水缸两端分别连接于气缸和试样盒，用于利用气缸的气压推动水缸向试样盒供水。

9、进一步，水缸和试样盒之间的连接管道设有进水球阀。

10、进一步，气缸连接有空气压缩机，气缸和空气压缩机之间的连接管道设有电气比例阀。

11、进一步，电气比例阀上设有信号发生器。

12、进一步，竖向施压装置为竖向压力气缸，空气压缩机连接于竖向压力气缸。

13、进一步，空气压缩机和竖向压力气缸之间的连接管道以及空气压缩机和电气比例阀之间的连接管道均设有调压阀。

14、进一步，试样盒上方设有用于盖接试样的压力帽，用于将竖向施压装置施加的压力均匀分布于试样表面。

15、进一步，试样盒包括上下对应设置的上剪切盒和下剪切盒；上剪切盒的中部上下贯通，上剪切盒可拆卸地连接于下剪切盒，下剪切盒高度低于试样高度，竖向施压装置抵接于上剪切盒，供水装置连接于下剪切盒，剪切装置横向抵接于下剪切盒。

16、进一步，剪切装置包括依次连接的电机控制器、电机驱动器和步进电机，步进电机的电机轴抵接于下剪切盒。

17、总的说来，本实用新型具有如下优点：

18、利用竖向施压装置向试样盒内的试样施加压力，可以模拟黏土在实际工程受到的土体压力，利用供水装置向试样盒内的试样供水，可以模拟地下水位润湿黏土的过程以进行渗透试验；然后利用剪切装置对渗透试验后的试样进行剪切试验，通过检测装置检测分别获得渗透试验中的试样渗透系数和剪切试验中的试样抗剪强度。能够对同一试样依次进行渗透试验和直剪试验，减少试样制作的工作量，不会因为黏土试样的非均质性、不连续性特点而影响分析结果，有利于后续黏土微观结构与黏土宏观性质之间的分析。

技术特征：

1.一种模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置，其特征在于：包括用于装填试样的试样盒、竖向施压装置、供水装置、剪切装置和检测装置，

技术总结
本技术涉及一种模拟黏土干湿循环的渗透直剪装置，包括用于装填试样的试样盒、竖向施压装置、供水装置、剪切装置和检测装置，竖向施压装置用于向试样盒内的试样施加压力；供水装置用于向试样盒内的试样供水以进行渗透试验；剪切装置用于对渗透试验后的试样进行剪切试验；检测装置连接于试样盒和剪切装置，用于检测获得渗透试验中的试样渗透系数和剪切试验中的试样抗剪强度。可以模拟黏土在实际工程受到的土体压力和地下水位润湿黏土的过程，以进行渗透试验以及剪切试验，通过检测装置检测分别获得试样渗透系数和抗剪强度。能够对同一试样依次进行渗透试验和直剪试验有利于后续黏土微观结构与黏土宏观性质之间的分析。

技术研发人员：郭凌峰,徐亚飞,李晓龙
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：20230714
技术公布日：2024/3/12