[发明专利]一种GDS三轴仪不排水条件下的反压控制系统及其操作方法

说明书

本发明公开了一种GDS三轴仪不排水条件下的反压控制系统及其操作方法，该系统包括两个孔压传感器、两个体积压缩控制器、换流阀门、两个孔压阀门；换流阀门外圈设置四个接口，分别连接试样顶部、试样底部、两个体积压缩控制器，接口处设有阀门；换流阀门内部转动圆盘设置两条相背的C形通道，在两条C形通道中间设有横向通道；通过调整体积压缩控制器与GDS三轴仪内部试样的连接状态，实现单个体积压缩控制器控制试样顶/底两端孔隙水压同步增加，满足土体恒定剪切不排水试验的试验要求，解决了单个体积压缩控制器最大体积总量为200cc而不足以完成整个恒定剪切不排水试验的问题，及两个独立体积压缩控制器不能同时增大孔隙水压力而只能单侧加压的问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程项目施工过程中，快速加载时或地下水突变引起的土体在不排水条件下发生剪切破坏的问题，利用一种GDS三轴仪不排水条件下的反压控制系统及其操作方法，可以更加科学高效的开展GDS三轴仪恒定剪切不排水试验。

背景技术

随着我国经济的迅速发展与城市建设进程的不断推进，近年来滨海地区的深基坑、隧道、桥梁等工程项目的数量不断增多，因此出现了大批在富水地层环境中施工的基坑工程。在富水地层中，水文地质条件十分复杂，若处理不当，极易引发基坑失稳坍塌等工程事故，也会造成周边建筑物倾斜沉降、路面开裂坍塌等问题，对生命和财产安全造成严重威胁。

目前施工进度越来越快，存在外部施工荷载突然施加，或者运营期间施加的大量活荷载，例如路基的快速填筑、地基突然的大量堆载、桥梁的运营等情况；此外当发生暴雨、地下水管破裂等问题，使得地下水位突然上升，会导致地基来不及排水，有效应力减小，这种情况下土体容易发生失稳破坏，不再适用固结排水剪切试验的强度指标，如果采取不合理设计参数，则工程在施工或运营过程中存在较大的安全隐患。由此可见，进行土体恒定剪切不排水剪切试验的研究极为重要。

目前关于土体恒定剪切不排水试验研究，其试验原理是保持试样的围压和轴向压力不变，以一定速率增加反压，使得试样内部孔隙水压增大，有效应力减小直至发生破坏。

当前开展上述剪切试验多为采用GDS三轴仪自带的试验模块来进行，但目前GDS三轴仪用来进行恒定剪切不排水试验所配置的体积压缩控制器，其体积量程为200cc(即200mL)，所存水量不足让土体发生剪切破坏，为了完成恒定剪切不排水试验，必须中途停止试验让体积压缩控制器进行吸水，使得试验不能高效开展。在采用GDS三轴仪进行恒定剪切不排水试验时，该试验模块只能控制体积压缩控制器从试样一端加压，而不能两端同时加压，使得试样不能科学开展。因此亟需一套满足试验要求的GDS三轴仪的试验模块，来保证恒定剪切不排水试验的高效性及科学性。

发明内容

为了解决当前恒定剪切不排水试验中的相关问题，本发明提供了一种GDS三轴仪不排水条件下的反压控制系统及其操作方法，解决了单个体积压缩控制器最大体积总量为200cc而不足以完成整个恒定剪切不排水试验的问题，以及解决了两个独立体积压缩控制器不能同时增大孔隙水压力而只能单侧加压的问题，提高了土体恒定剪切不排水试验的效率与科学性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一方面提供了一种GDS三轴仪不排水条件下的反压控制系统，包括顶部孔压传感器、底部孔压传感器、第一体积压缩控制器、第二体积压缩控制器、换流阀门、顶部孔压阀门和底部孔压阀门；

所述换流阀门有外圈结构与内部圆盘结构；

所述换流阀门外圈固定，在外圈周围等间距设置四个接口，用于分别连接试样顶部管道、试样底部管道、第一体积压缩控制器、第二体积压缩控制器，外圈四个接口处分别设置有一个开关阀门，控制接口的连通情况；其中两个连接试样顶部、底部的试样端部管道接口对称分布，两个体积压缩控制器接口对称分布，试样端部管道接口与体积压缩控制器接口相邻分布；