[实用新型]一种堆石料试验装置

说明书

本实用新型公开了一种堆石料试验装置，其特征在于，包括容器、透水底板、透水顶板、圆形筒、加压机构、量测机构和控制系统；透水底板和透水顶板的外径与圆形筒的内径相匹配，透水底板放置于容器的底部，透水底板、圆形筒和透水顶板围成用于容纳堆石料的空间；加压机构用于向透水顶板施加向下的测试力；量测机构用于量测透水顶板的位移量和测试力；控制系统分别与量测机构和加压机构通信，用于接收、处理量测机构获取的数据，并控制加压机构。本实用新型提供的试验装置能够用于研究堆石料在轴向应力状态下的湿化特性和长期浸水状态下的软化特性，最终获得堆石料在单轴应力状态下的湿化本构模型参数和单轴流变模型参数。

技术领域

本实用新型涉及水电水利工程堆石料特性试验技术领域，具体涉及一种堆石料试验装置。

背景技术

对于高面板堆石坝，变形控制是大坝设计和施工的核心。面板堆石坝的变形主要包括堆石体的浸水湿化变形和流变变形。

堆石料的湿化变形是指堆石料在一定的应力状态下遇水产生的变形。其原因是部分颗粒遇水软化破碎以及浸水润滑颗粒接触，从而触发颗粒受力的不平衡，引起颗粒重排、调整并逐渐恢复平衡，致使堆石体中应力重分布并产生变形。流变是堆石体的一项基本变形特性，堆石体是具有一定级配的岩石颗粒的集合体，其应力和变形都是时间的函数。在骨架应力作用下，颗粒的重新排列和骨架体的错动具有时间效应，堆石颗粒内部应力必须调整。根据实测资料，坝体在初次蓄水、运行期水库水位上下波动、雨水浸入坝体或蒸发等作用下，都会产生湿化变形。堆石坝初次蓄水过程中由上游堆石产生的湿化变形往往对大坝的安全运行产生影响，轻者会在坝顶产生湿陷裂缝，重者会造成坝肩等重要部位产生深度裂缝，甚至形成渗漏通道，威胁坝体安全。

由于堆石料湿化软化特性的重要性、变形机理的复杂性、湿化软化试验的难度较大等原因，目前，在高堆石坝设计中，无论是堆石料湿化软化变形的试验、理论，还是数值模拟，都没有得到很好解决，而对于长期浸水作用下的流变特性研究更是无人开展。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种堆石料试验试验装置，可以对堆石料进行长期稳定的压力测试，并采集测试过程中的应变信息，为堆石料的特性研究提供了可靠地数据支撑。具体技术方案如下。

一种堆石料试验装置，其特征在于，包括容器、透水底板、透水顶板、圆形筒、加压机构、量测机构和控制系统；

所述透水底板和透水顶板的外径与所述圆形筒的内径相匹配，所述透水底板放置于所述容器的底部，所述透水底板和所述透水顶板分别位于所述圆形筒的下端和上端，所述透水底板、圆形筒和透水顶板围成用于容纳堆石料的空间；所述加压机构用于向所述透水顶板施加向下的测试力；所述量测机构用于量测所述透水顶板的位移量和所述测试力；所述控制系统分别与所述量测机构和所述加压机构通信，用于接收、处理所述量测机构获取的数据，并控制所述加压机构。

进一步地，所述容器的侧壁底部沿着圆周方向还设置有至少三个定位螺栓，所述定位螺栓沿着所述圆形筒的径向方向穿过所述容器的侧壁，所述定位螺栓与所述容器的侧壁螺纹连接；所述定位螺栓能够在定位位置和非定位位置之间进行切换，当所述定位螺栓位于所述定位位置时，所述圆形筒的底部支撑于所述定位螺栓的顶部，所述圆形筒的底部不高于所述透水底板的上表面，当所述定位螺栓处于所述非定位位置时，所述定位螺栓位于所述圆形筒的外侧。

进一步地，所述加压机构包括电机、丝杠机构和承压板，所述电机用于驱动所述丝杠机构的丝杠上下运动，所述承压板位于所述透水顶板的上方。优选地，所述丝杠的下端还设置有推力轴承。

进一步地，所述量测机构包括数据采集模块、测力计和用于测量所述透水顶板位移量的千分表；所述承压板的顶部中心设置有所述测力计，所述测力计与所述千分表分别与所述数据采集模块通信。