[发明专利]软岩硬土力学特性仿真测试方法

权利要求书

1.一种软岩硬土力学特性仿真测试方法，其特征在于，由以下步骤实现：

（1）、安装设备，包括压力机和压力机油缸，压力机与压力机油缸相连通，压力机油缸（1）上装有油压刻度盘（2），压力机钢体架立柱（8）下部间在压力机底座（3）上装有下压盘（15），压力机钢体架立柱上部间装有上压盘（14），上压盘（14）下部经上钢板（10）装有千斤顶（13），千斤顶（13）经输油管与液压油泵（5）相连，千斤顶的底部位移测板（17）上在千斤顶的两边对称装有千分表（12），千斤顶（13）下部的中心钢柱（20）穿过下钢板（11）和柔性砂垫层（9）顶在试样（7）上，试样（7）置于下压盘（15）上，下压盘上在试样两侧装有百分表（6），下钢板（11）上装有穿过柔性砂垫层（9）并置于试样上的传感器（16）；

（2）、制备试样

设备安装完成后，制备试样：

在电站建基面以下的软岩硬土中选取500×500×500mm的立方体试样，将试样放入500×500×500mm的立方体钢壳中密封运回室内，在室内试验室中，给试样施加一定的水头，使试样饱和；

（3）、预加荷载的施加：

将饱和后的试样（7）置于设备的下压盘（15）上，使试样位于下压盘（15）的中心，将试样（7）表面整理平整，然后在试样表面平铺一层由砂子形成的柔性砂垫层（9），厚度为50mm，再将钢架放在柔性砂垫层（9）的正上方，然后将中心钢柱（20）通过钢架下底板的中心孔与试样表面接触，在中心钢柱上放置测位移的位移测板（17）和千斤顶（13），千斤顶连接液压油泵（5），在位移测板上放置2只百分表，另外在通过压力机周边搭建的桁架固定4只百分表（6），分别量试样（7）的压缩变形，之后，压力机和千斤顶同时出力，按照稳定标准等分三级施加预计荷载，稳定标准采用相对稳定法，自加荷开始，先按10、10、10、15、15min分时施压，以后每隔30-60min观测1次，直至1h的沉降量不大于1mm为止，压力机将压力传给钢架后，钢架又通过钢板将压力传递给柔性砂垫层（9），最终柔性砂垫层（9）将压力均匀地施加在试样的上表面上；

（4）、试样表面变形测试

待预加荷载施加完毕后，打开钢架的下钢板上用螺丝充填的12个预留孔，然后依次将孔内的砂子清理至试样表面，清理完毕后每个孔中放入薄壁钢管，再在钢管中放入直径小于薄壁钢管直径的高10mm的有机玻璃圆柱（19），最后将12只传感器分别置于12个预留孔中，传感器（16）上部固定与钢架的下钢板上，传感器下部测头与有机玻璃柱充分接触，使传感器压缩到最大到量程的一半；

12支传感器距中心钢柱中心的距离为：传感器（16-1、16-5、16-9）为52mm，传感器（16-2、16-6、16-10）为87mm，传感器（16-3、16-7、16-11）为127mm，传感器（16-4、16-8、16-12）为177mm，其中传感器（16-1、16-2、16-3、16-4、16-9、16-10、16-11、16-12）在同一直线L₁上，传感器（16-5、16-6、16-7、16-8）在同一直线L₂上，直线L₁、L₂互相垂直；

待12只传感器连接完毕后，将测中心钢柱位移的百分表换成千分表（12），并测读初始读数，此时压力机一直稳定到预加荷载保持不变，然后通过千斤顶出力分级施加中心荷载，按照千分表测读的中心柱下部试样的变形来进行控制，预加荷等分8~10级进行施加，每一级按照稳定标准满足后，再加下一级荷载，至到试样发生破坏，在施加荷载的同时，通过数据采集系统采集12只传感器的位移变形，绘制变形图；试样破坏后分级递减，每一级卸载量为加载量的2倍，测试样的回弹变形；

对同种性状的试样施加不同的预加荷载，分别进行测试，得到不同荷载下试样的破坏特征值和中心荷载周边的变形特征曲线。

2.根据权利要求1所述的软岩硬土力学特性仿真测试方法，其特征在于，所述的液压油泵的输油管上装有压力表（4）。

3.根据权利要求1所述的软岩硬土力学特性仿真测试方法，其特征在于，所述的上钢板（10）、下钢板（11）边部之间装有立杆（18），构成千斤顶的钢架结构。

4.根据权利要求1所述的软岩硬土力学特性仿真测试方法，其特征在于，所述的传感器（16）伸入上钢板（10）和柔性砂垫层（9）下端经钢管有放置在试样上的有机玻璃柱（19）。