[发明专利]一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置

说明书

本发明公开了一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置，属于土体渗流试验装置技术领域，包括剪切盒、力施加装置和渗流加压及测试系统，所述剪切盒包括高度相同的固定半体和可旋转的叠放于固定半体上的剪切半体。本发明通过固定半体和可旋转的叠放于固定半体上的剪切半体，对环形圆柱土样的某一高度截面形成剪切效果，然后在环形柱体的内腔加水进行径向渗流测试，从而实现对在大剪切变形条件下土体剪切面或土与结构界面的渗流特性的研究，为土体剪切面或土与结构界面的渗透系数及渗透破坏比降的变化特性提供实验研究手段，并可据此提出解决方案，以减少大坝或堤防工程的溃塌风险和安全事故的发生。

技术领域

本发明属于土体渗流试验装置技术领域，涉及一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置。

背景技术

传统的渗流试验装置将土样处于侧限或三轴应力状态下的渗透特性，不能测定土体在发生大剪切变形下的渗透特性和渗透破坏比降。而处于实际土工构筑物中的土体由于施工过程和工作应力状态的不同，往往发生了大的剪切形变。例如，高土石坝心墙与岸坡接触部位往往发生大的剪切变形，该部位的土体在大水力梯度作用下土体剪切面或土与结构界面的渗透破坏是造成土石坝渗透破坏事故的主要原因。研究大剪切变形条件下土体剪切面或土与结构界面的渗流特性、尤其是土体剪切面或土与结构界面的渗透破坏比降的变化特性具有重要的工程实用价值。

目前，现有技术还没有对上述问题提出解决方案，有必要提出一种渗透实验装置，可以研究大剪切变形条件下土体剪切面或土与结构界面的渗流特性，对应力和水力耦合作用下土体剪切面或土与结构界面的渗透破坏比降的变化特性提供实验研究手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种土的剪切面及土与结构界面的环剪渗透实验装置，包括剪切盒、力施加装置和渗流加压及测试系统，所述剪切盒包括固定半体和可旋转的叠放于固定半体上的剪切半体，

所述固定半体包括底板和设置在底板上同心设置的内环形凸台和外环形凸台，所述内环形凸台和外环形凸台具有相同的高度，

所述剪切半体包括可旋转的叠放于内环形凸台的端面上的内环剪切盖和叠放于外环形凸台的端面上的外环剪切盖，

所述内环形凸台与内环剪切盖的外径相同，所述外环形凸台与外环剪切盖的内径相同，四者之间形成一个用于制备环形圆柱土试样的空心圆柱腔，

所述剪切半体还包括压盖，所述压盖包括加力端和压入端，所述加力端与扭矩施加装置固定，所述压入端压入该空心圆柱腔内，

所述底板还设置有与内环形凸台和内环剪切盖一起形成的空腔相连通的进水孔，所述渗流加压及测试系统与进水孔连通。

进一步，所述内环形凸台与内环剪切盖之间、外环形凸台与外环剪切盖之间设置有旋转限位结构。

进一步，所述旋转限位结构包括设置于内环形凸台和外环形凸台上端面的锁钉和对应设置在内环剪切盖和外环剪切盖下端面的锁钉滑槽，以及设置在锁钉滑槽上与锁钉对应的锁钉进入孔。

进一步，所述锁钉分别设置在内环形凸台和外环形凸台上端面的同一直径的圆周上，任意相邻两锁钉之间按不同夹角分布在各自所在的圆周上。

进一步，所述锁钉呈上大下小的T型结构，所述锁钉滑槽为与锁钉的T型结构相适应的T型环形槽。

进一步，所述底板和压盖在构成空心圆柱腔的部分上设置有摩擦凹槽。

进一步，所述外环剪切盖、压盖和内环剪切盖之间设置有紧固螺钉。

进一步，所述内环剪切盖上设置有通气阀。

本发明的有益效果是：