[实用新型]一种测量尾矿材料力学性质的三轴流变实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量尾矿材料力学性质的三轴流变实验装置，属于矿山岩土工程技术领域。

背景技术

随着现代土木工程愈来愈多样化、复杂化、大型化,对岩土工程学科提出了更高的要求。虽然土力学经过近百年的发展,已取得长足的进步。许多理论还是沿用了连续介质力学理论,没能很好地解决实际工程问题,因此考虑土体多孔介质特性,开展相关力学理论的研究很为必要。另外由于土体的复杂性,抗剪强度参数取值和一些土压力计算方法出现多样性,不能选取准确的参数和计算方法会造成安全隐患和经济损失,因此通过考虑土体本身的特性,研究这些抗剪强度指标之间的关系以及土压力计算方法差异的原因尤为迫切。本文研究了不固结不排水、固结不排水和固结排水三种不同的强度指标,并通过考虑物理性质指标,探索了三种参数之间的大小和关系。为工程中选用参数时提供参考。基于土的物理指标——孔隙率,提出了新的有效应力原理,并推导了考虑孔隙率的Ⅱiot固结方程,使公式更符合土的实际情况。基于土的物理指标——渗透系数,提出了新的水-土计算方法。这使土压力的计算公式更为合理。基于土的物理性质,开展相关力学性质和理论研究,不仅具有很高的理论意义,也有很大的工程应用前景。

尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目。可以防止尾矿向江、河、湖、海沙漠及草原等处任意排放。一个矿山的选矿厂只要有尾矿产生，就必须建有尾矿库。所以说尾矿库是矿山选矿厂生产必不可少的组成部分。尾矿坝作为整个矿山企业最大的人造危险源，其安全性对矿区人民的生命、财产以及社会的安全稳定造成了严重影响，引起了社会各界的高度重视。但由于外界环境的干扰性、传感器的局限性、监测手段的不完善性以及坝体结构的动态变化性等因素的影响，使得监测信息和风险模态信息常常是不完备的，且具有随机、模糊、不完整等不确定性，进而造成了两者间映射关系的复杂多变性，严重制约了监测系统的评估功效。因此，如何对坝体的监测信息和风险模态信息进行不确定性分析，建立两者间的复杂多变性映射关系是解决评估效果差、评估难问题的关键。

所以本实用新型设计了一种测量尾矿材料力学性质的三轴流变实验装置，本装置可模拟在各种情况下，开展恒定围压、轴压和非恒定围压、非恒定轴压下的流变实验；同时，可以开展“排水”和“不排水”条件下尾矿材料的三轴流变实验。另外，本装置通过竖直隔水板装置，把充水容腔分为两个部分，容腔一边连接加压活塞，另一遍连接土样，靠加压活塞给水体施加压力，水压和大气压力把水压向土样，以保持或增大围压。这样获得的压力更加“安全”、“稳定”、“持久”，且能节省大量水资源。因此，本实用新型装置不仅节省水资源，还大大提高了所测尾矿材料流变参数的可靠性和准确性。从而为矿山尾矿坝坝体的稳定性研究提供更可靠的流变参数。

发明内容

本实用新型提供一种测量尾矿材料力学性质的三轴流变实验装置，该装置可以针对矿山尾矿坝的尾矿材料及土样开展室内的三轴流变实验研究，以获取更接近于土体实际的力学特性，也可通过此装置寻找到土样中的相对弱面，测得相对弱面的强度值，以更准确的获取土体的流变力学参数。

本实用新型所述三轴流变实验装置，包括压力杆1、加压板2、固定橡皮塞3、上部承压钢筒4、上隔水板5、竖直隔水板6、承压板7、加压活塞8、加压杆9、橡皮膜10、加密铁丝网11、下隔水板12、孔隙水排水连接管13、排水管钉14、测压管钉15、孔隙水测压连接管16、注水管钉17、围压测压管18、排水管19、孔隙水排水管20、注水管21、孔隙水测压管22、容器底板23，压力杆1依次穿过加压板2、上部承压钢筒4与承压板7连接；加压板2上对称设有两个加压杆9，两个加压杆9均穿过上部承压钢筒4与加压活塞8连接；上部承压钢筒4的内部设有竖直隔水板6，竖直隔水板6与上部承压钢筒4的顶部相连，与下部承压钢筒25的底部相离；加压活塞8镶嵌于上部承压钢筒4与竖直隔水板6之间，将上部承压钢筒4与竖直隔水板6之间的间隙分隔为加压容腔29和充水容腔30；上部承压钢筒4和下部承压钢筒25可拆卸连接，下部承压钢筒25位于容器底板23上；橡皮膜10的上端固定有上隔水板5，下端固定有下隔水板12，承压板7位于上隔水板5的上面，橡皮膜10的下面固定在下部承压钢筒25上，橡皮膜10位于竖直隔水板6内部；下部承压钢筒25的底部与围压测压管18、排水管19、注水管21连通，孔隙水排水管20、孔隙水测压管22穿过下部承压钢筒25与橡皮膜10连通；围压测压管18和孔隙水测压管22上均设有压力表28。