[发明专利]砂砾石覆盖层工程特性室内模型测试方法及其测试设备

说明书

技术领域

本发明属于土工试验方法及设备技术领域，具体涉及水电站深厚砂砾石覆 盖层基本物理力学性质测试新方法及设备。

背景技术

现有技术中，西南地区水电站坝址河床覆盖层一般深达几十米，最深的近 300米，不同地质年代冲积或堆积而成的河床砂砾石覆盖层，物质组成复杂，空 间变化大。如何合理准确地确定覆盖层物理力学参数直接关系到工程造价和大 坝安全。

确定地面下深部材料的物理力学参数的一般办法是，采用钻机取“原状样”， 到实验室进行室内试验。但砂砾石覆盖层属散粒材料，无法采用钻机直接取得 “原状样”。以往的大坝工程设计中，受勘探技术的限制，往往只对覆盖层表层 砂砾石料进行详尽研究，对深部砂砾石料，多采取经验类比的办法推测有关参 数，难以真实获得客观地质体的物理力学特性指标。现有的原位土工试验方法， 如旁压试验、动力触探试验等可以对深部砂砾石料的力学性质进行测试，但难 以给出工程设计需要的参数。

因此，为适应我国西南地区水电开发对河床深厚覆盖层测试的要求，开拓 新的思路，建立新的方法是必要的。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种砂砾石覆 盖层工程特性的试验室模型测试方法，根据本方法可以采用原位土工测试方法 推定深厚砂砾石层的密度和级配等物理参数，从而给出工程设计需要的参数。 本发明还设计了一种砂砾石覆盖层工程特性的试验室模型测试设备。

本发明的技术方案是：砂砾石覆盖层工程特性的试验室模型测试方法按以 下次序的步骤进行：

[1]、在现场，根据《土工试验规程》对不同地质层位的砂砾石覆盖层进行 旁压试验或动力触探试验，得到不同地质层位的砂砾石覆盖层的旁压模量或动 探击数；

[2]、在试验室内，针对以上现场已测试的不同地质层位的砂砾石覆盖层， 根据其上覆压力大小的不同，采用的同源砂砾石料，在室内制备不同级配、不 同密度的砂砾石覆盖层模型；

[3]、在覆盖层模型中进行旁压试验或动力触探试验，分析确定该层位砂砾 石覆盖层的旁压模量或动探击数与其密度的相关关系，并作出旁压模量或动探 击数与其密度的关系曲线；

[4]、在旁压模量或动探击数与其密度的关系曲线中，用步骤[1]所得到的不 同地质层位的砂砾石覆盖层的旁压模量或动探击数，从上述关系曲线上找到相 对应的砂砾石覆盖层的密度；

[5]、以步骤[4]所得到的不同地质层位的砂砾石覆盖层的密度，进行级配， 制备试样，进行室内相关试验，确定不同地质层位的砂砾石覆盖层的工程设计 参数。

砂砾石覆盖层工程特性的试验室模型测试设备的模型本体是80cm×80cm ×110cm的无盖腔体，在其上覆盖有带中心预留孔的加压盖，加压盖的四角顶 部设置有位移传感器，位移传感器和中心预留孔之间对称设置有液压千斤顶， 反力盖设置在液压千斤顶之上并经螺栓与模型本体上端面连接为一体，在反力 盖上设置中心预留孔。

本发明的方法是发明人独辟蹊径创造出来的新方法，用此方法可以在现场 测试的基础上，利用现场的同源砂砾石在试验室内通过模型试验得到一系列的 工程设计所需的参数，为保障大坝安全提供了科学依据，也为降低工程造价做 出了贡献。本发明还设计了能达到方法目的的测试设备，利用本设备采用现有 技术的成熟的试验技术，即可得到工程设计所需的参数，解决了现有技术中的 一个技术难题。

附图说明

附图1是本发明的测试设备俯视结构示意图；

附图2是本发明的测试设备剖视结构示意图；

附图3是室内旁压模型试验的旁压模量与试验密度关系曲线图；

附图4是利用关系曲线推求现场砂砾石的密度值示意图。

附图中标记分述如下：1-位移传感器；2-液压千斤顶；3-螺栓；4-反 力盖；5-中心预留孔；6-加压盖；7-砂砾石；8-探头区；9-模型本体。

具体实施方式