[发明专利]一种黏土真粘聚力的测试装置及测试方法

权利要求书

1.利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，所述测试装置包括水槽、多孔板、百分表、荷载板；其特征在于：所述水槽中设置有待测黏土试样，多孔板放置在黏土试样上端面，所述百分表的测量触头与多孔板接触测量多孔板的竖向位移；所述水槽上端内壁均匀分布设有至少2根导轨，多孔板周边设有与导轨数量相匹配的滚轮，所述滚轮与导轨接触并由导轨导向在导轨中运动；所述多孔板中心固设有竖向位移指示杆；

所述测量黏土真粘聚力的方法包括以下步骤：

第一步：试样制备

按照公路土工试验规程制备圆柱体黏土原状试样或压实试样，并对试样进行饱和处理；

第二步：试样安放和浸水

将饱和后的试样放在透明有机玻璃水槽底面中心，对水槽注水至水面达到试样上端面时，将多孔板放置在试样顶部，然后，继续注水至水面超过试样上端面3-8mm；将多孔板设置的滚轮嵌入水槽四周内壁设置的导轨；将百分表与设于多孔板上的竖向位移指示杆接触后将百分表读数调零；然后，开始记录百分表读数，直至两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm，视为试样浸水后变形稳定；

第三步：施加上覆荷载

在多孔板上添加设定数量的荷载板，观察百分表读数变化，直至两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm时，再次添加设定数量的荷载板，观察百分表读数变化，直至两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm，记录每一级加载后试样竖向变形稳定后试样所受到的竖向应力和竖向应变；重复上述操作对试样施加上覆荷载，直至试样表面出现长度为5-10mm的裂纹时，对试样表面的裂纹进行连续拍照，记录裂纹扩展过程，同时，按前述操作方式对试样继续施加上覆荷载，直至试样破坏，将试样破坏时施加在试样上的上覆荷载作为试样所受到的最大主应力σ₁，选择试样破坏前的最后一帧照片量测试样剪切面的倾角θ；

第四步：计算黏土的真粘聚力：

根据莫尔-库仑理论，“极限平衡条件”下试样中任一截面m-n上的剪应力τ和正应力σ的关系式为：

其中：σ₁为垂直于土样横截面的应力分量，σ₃为垂直于土样纵截面的应力分量，α为试样中任一截面m-n的倾角；

因试样不受围压，因此，σ₃＝0；

取α＝0°、α＝45°、α＝90°，分别得到试样中截面m-n的三组主应力、剪应力值，以剪应力为纵坐标，以正应力为横坐标，以所得的三组主应力、剪应力值为坐标，在直角坐标系中画过上述三个坐标点的莫尔圆，过原点作倾角为θ的直线，与莫尔圆上半圆相交点a；过点a画莫尔圆的切线B，切线B在纵轴上的截距即为黏土试样的真粘聚力。

2.根据权利要求1所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述导轨为2-8根均匀分布设置。

3.根据权利要求1所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述多孔板为有机玻璃板。

4.根据权利要求3所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述多孔板的重量为多孔板与水槽中的水的接触面积数值。

5.根据权利要求1所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述水槽下部设有开口，所述开口供向水槽中注水或排水；制备水槽的材料为透明有机玻璃；水槽横截面为正方形、矩形、圆形、椭圆形中的一种。

6.根据权利要求1所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述荷载板为多块，按测量程序分次叠置在多孔板上表面；所述荷载板由两个半圆弧块构成，两块半圆弧块的一侧铰接，另一侧为自由端。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述百分表通过支架悬装在多孔板上方，其测量触头与设于多孔板上的竖向位移指示杆连接，测量多孔板的竖向位移。

8.根据权利要求1所述的利用一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，其特征在于：所述压实试样，按照设定初始干密度和含水率压实成形后，用保鲜膜包裹密封，放在封闭干燥水槽中养生后进行抽真空饱和；养生时间≥96小时。