[发明专利]量测泥石流淤埋沉积物固结附加应力的实验装置

说明书

本发明公开了一种量测泥石流淤埋沉积物固结附加应力的实验装置，所述实验装置包括试验槽、支撑柱、多根连接梁、多个微型土压力盒、多个微型平面测力计、动态应变仪和连通管；本发明的有益技术效果是：提出了一种量测泥石流淤埋沉积物固结附加应力的实验装置，该装置能够量测泥石流淤埋沉积物内不同深度处的泥石流固结附加应力，为有效评估被泥石流淤埋的桥梁涵洞结构的病险程度提供科学依据，也为合理确定泥石流淤埋路段泥石流体表层的承载力提供理论依据。

技术领域

本发明涉及一种泥石流淤埋沉积物固结附加应力测量技术，尤其涉及一种量测泥石流淤埋沉积物固结附加应力的实验装置。

背景技术

我国位于泥石流高发区的公路总里程达150万公里（截至2017年底），泥石流灾害频发；泥石流引发的路基冲失、混凝土路面板悬空、道路淤埋、桥梁墩台地基冲蚀破坏等断道灾害具有“点多、面广、灾情重”的特点，仅2010年就造成直接经济损失达870亿元，严重影响运力发挥、运输安全及抗洪抢险救援工作。尽快提高泥石流断道减灾技术水平已成为国家层面的需求。实践表明，在泥石流高发区的公路桥梁涵洞常常受到泥石流淤埋，淤埋沉积物在失水固结过程中产生的泥石流附加应力极易损害桥梁涵洞结构，为了科学评估泥石流淤埋桥梁涵洞结构的病险程度，需要科学给出泥石流固结附加应力大小。而在测定泥石流淤埋沉积物固结附加应力方面，目前国内外尚无有效手段。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种量测泥石流淤埋沉积物固结附加应力的实验装置，其创新在于：所述实验装置包括试验槽、支撑柱、多根连接梁、多个微型土压力盒、多个微型平面测力计、动态应变仪和连通管；

所述试验槽底部设置有安装孔，所述支撑柱的下端固定在安装孔中，支撑柱的轴向与试验槽底面垂直，支撑柱上端面高度低于试验槽的上端面；所述连通管布置在试验槽的槽底上，连通管的外端与试验槽的外壁连通，连通管的内端与支撑柱内孔的下端连通；所述连接梁的内端固定在支撑柱的侧壁上，连接梁的轴向与支撑柱的轴向垂直，连接梁的内孔与支撑柱的内孔连通；所述微型土压力盒设置在连接梁外端的上侧面上，微型平面测力计设置在连接梁外端的下侧面上，微型土压力盒和微型平面测力计位置相对；所述动态应变仪设置在试验槽外，所述微型土压力盒和微型平面测力计均与动态应变仪电气连接；微型土压力盒和微型平面测力计的电气线通过连接梁内孔、支撑柱内孔和连通管内孔引出至动态应变仪；

所述多根连接梁分为多个连接梁组，每个连接梁组包含3根连接梁；同一连接梁组中的3根连接梁沿支撑柱周向均匀分布；多个连接梁组沿支撑柱轴向等间距分布；同一连接梁组中的3根连接梁长度相同；不同连接梁组中的连接梁，按从上至下的顺序逐渐变长。

本发明的原理是：泥石流体从表层向内的失水固结过程表现为固结锋从沉积物表层向沉积物深部推进，该过程挤压固结锋下部泥石流体并产生附加应力，且不同深度处的固结附加应力不相同，由于固结锋以下的泥石流体始终处于流体状态或可塑状态，因此，不能将微型土压力盒和微型平面测力计直接安放在不同深度部位，于是本发明采用支撑柱和连接梁来对微型土压力盒和微型平面测力计进行固定、支撑；

试验开始时，先启动动态应变仪，然后将配制好的泥石流体填充在试验槽内，使泥石流体将试验槽填满，然后待泥石流体自然固结，泥石流体固结过程中，动态应变仪对微型土压力盒和微型平面测力计的输出信号进行连续采集，最终就能得到泥石流体固结过程中的压力（由微型土压力盒测得）和附加应力数据（由微型平面测力计测得）；沿支撑柱轴向分布的多个连接梁组可以对泥石流体内不同深度位置处的数据进行测量，连接梁从上至下逐渐变长是为避免感应装置在竖向上重叠，影响检测准确性；具体实施时，对泥石流体的浆体粘度、固相颗粒级配、固相比进行调整，就能得到不同状态的泥石流体，采用本发明装置对不同状态的泥石流体进行试验，就能得到各种泥石流体条件下的数据。