[发明专利]多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法，验证不同土石比模型在推剪破坏过程中力、位移及电阻率的响应特征，该试验装置包括模型池部分、加载机构和固定部分，其中，所述模型池部分包括框架、钢绞线和薄膜，钢绞线固定在前端敞口处，在框架的前端敞口处形成加载窗口，所述框架至于水平场地内且与其中一个固定部分接触；加载机构通过通过所述加载窗口作用于内部试样。并公开了应用该装置进行验证的试验方法。是一种具有广泛使用价值的科学模型，通过该装置及方法获得数据，具有广泛的适用性，且模型结构科学、合理，可以模拟冻土、降雨、外源震动等各种情况下的推剪力破坏情况，且能够取得良好的效果。

技术领域

该发明涉及土石电阻率响应特征实验验证设备及方法技术领域。

背景技术

电阻率作为不同介质的固有属性使土石坝等水工建筑物无损健康诊断成为可能，且被广泛的应用，因此国内许多学者相继对不同材料电阻率变化开展了系列研究。

孙树林[1]等人通过制备素土及其与不同石灰掺量的试件在不同含水率条件下电阻率变化揭示了不同灰土比、含水率、饱和度、土的结构和土粒粒径等对灰土样电阻率的影响。

周启友[2]等人通过在砂岩岩样上进行了饱水与排水试验时在不同方向上进行高密度电阻率成像，获得了饱水与排水过程中岩石电阻率在不同方向上的响应特性。

查甫生[3]等人通过对非饱和黏性土的电阻率特性进行试验研究，推导了适用于非饱和黏性土的电阻率结构模型，探讨了黏性土电阻率的主要影响因素。

吴迪[4]等人文中以砂土液化过程中孔隙率变化的规律研究为背景，开展饱和砂土的电阻率定量确定方法研究，探讨了不同测试条件对电阻率测试结果的影响，为开展砂土液化过程中孔隙率变化的规律研究奠定基础。

Sava[5]等人在前人研究基础上建立了非饱和岩石电阻率和饱和度、孔隙率关系模型。然而土石复合介质由于其土石含量、孔隙结构、含水率、颗粒粒径等不同电阻率差异性很大，因此单研究土体或岩体很难表征其电阻率特性。

汪魁[6]在其博士论文中对土石复合介质电阻率影响因素进行了系统研究，确定了各影响因素之间具有不确定的关联性，但在研究过程中并未考虑水环境及外部有压环境影响，这与土石坝等建筑物工作的实际状况存有差异。与此同时，国内许多学者开展了针对土石复合介质在水平剪切条件下物理力学性能变化研究。

油新华、李晓等[7][8]分别针对不同土石复合体在现场开展了水平推剪试验研究，得出了土石混合体的抗剪强度变化特性。

徐文杰等[9][10]，在考虑了水环境作用的影响下对土石混合体开展了原位推剪试验，得出不同环境下的抗剪强度指标。

王江营等[11][12]在特定地槽内分别针对土石复合体开展正常条件、饱水浸泡、干湿循环作用下的土石混填地基水平推剪试验研究，并得到了各试样在不同条件下完整的破裂面、抗剪强度及推剪变形曲线。

上述各位在不同环境、不同条件下的推剪试验确定了土石复合体的抗剪强度指标及变形特性，但均未将其与无损检测响应过程进行关联，无法对无损检测提供数据支撑。

以最接近的油新华，汤劲松.土石混合体野外水平推剪试验研究[J].岩石力学与工程学报.2002，21(10)：1537-1540.为例。试验要求在预定深度处留出一个三面临空的长方形试验土体，土体两边各挖宽20cm的小槽，正面留至少30cm宽的槽，三面都要用粘土抹平。这种野外现场开挖的方式不适合进行电阻率的测量。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种多相土石介质推剪破坏电阻率响应特征试验装置及方法，通过试验验证不同土石比模型在推剪破坏过程中力、位移及电阻率的响应特征，揭示模型的破坏规律的同时判定破裂面产生时的电阻率的响应值，为后续土石坝渗漏破坏检测提供判定依据。