[发明专利]可变方向角粗粒土成样底盘装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种可变方向角粗粒土成样底盘装置，包括平台，所述平台上表面中心安装有试样测试底盘，平台内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道，平台侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口；平台底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿，平台底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿；伸缩支腿活动安装在滑道中，并能在滑道中移动，所述滑道朝向与其相对应的转向支腿。本发明同时还公开了该装置的使用方法，根据提供的方法可以实现不同大主应力和颗粒长轴之间不同夹角的制样。该方法操作简单，可重复使用，适应性强，便于工作人员操作。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程测试技术设备，尤其是一种用于可变方向角粗粒土成样底盘装置及其使用方法。

背景技术

天然状态下的土体在沉积过程中由于受到重力的影响，颗粒的长轴倾向于沿水平方向优势排列，使岩土材料形成的微观结构具有方向性，表现为土的横观各向同性，即平行于沉积面各方向的力学特性大致相同，而垂直于沉积面方向上则具有轴对称性。两个方向的不同特性，使得粗粒土又表现为显著的各向异性，在研究粗粒土的各向异性过程中，粗粒土横观各向同性是各向异性中一个重要研究内容。室内三轴力学试验因仪器设备的固定原因使得粗粒土的制样过程中保持着颗粒长轴方向垂直于大主应力σ₁,如图1所示，而实际情况下的粗粒土的长轴与大主应力方向可能保持不同的夹角α,如图2所示。

对于堆石料颗粒长轴与水平方向按一定夹角排列后，其受力特点如图3所示。假设颗粒长度L，宽度为B，与水平夹角为α，则颗粒在投影面组成的面积（即颗粒与上部加载板接触面积）为，随着α的不断增加，投影面积不断减小，上部加载装置施加的压力不变，则单位面积承受的大主应力σ₁增加，则此时的堆石料会因为荷载的增加（不同荷载条件下）与投影面的不断减小而产生较多的颗粒破碎。

现有的底盘装置无法适应粗粒土不同方向角的三轴试验，使得测量的粗粒土力学参数无法反映真实的测量结果，进而对进一步的研究粗粒土力学特性带来困扰。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有三轴试验仪器底盘装置的不足，提供一种可以在进行粗粒土三轴试验成样中改变不同方向角夹角α的装置及其使用方法，根据提供的操作方法可以实现不同大主应力和颗粒长轴之间不同夹角的制样。该方法操作简单，可重复使用，适应性强，便于工作人员操作。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种可变方向角粗粒土成样底盘装置，包括平台，所述平台上表面中心安装有试样测试底盘，平台内部设置有与试样测试底盘相连通的多个测试管道，平台侧面设置有多个分别与多个测试管道连通的接口；平台底部相邻的两个边角处各安装有一个转向支腿，平台底部相对的另两个边角处各安装有一个伸缩支腿；伸缩支腿活动安装在滑道中，并能在滑道中移动，所述滑道朝向与其相对应的转向支腿。

所述转向支腿由上下两部分通过横向销轴连接组成，上下部分能够绕销轴转动，且销轴垂向投影与所述滑道的延长线垂直，以保证转向支腿转动方向与滑道方向一致。

所述伸缩支腿通过液压、气压、螺旋或抽拉方式设置，方便伸缩支腿的拉伸与伸缩。

所述转向支腿的底部设置有滚动自锁滑轮。

所述伸缩支腿的底部设置有滚动自锁滑轮。

所述平台侧面上的多个接口包括体变测量接口、围压加载接口、上排水接口、饱和接口和压力室注水口。

可变方向角粗粒土成样底盘装置的使用方法，包括以下步骤：

1）按要求将橡皮膜套入底盘装置；

2）将铁质成模筒套入橡皮膜并将橡皮膜外翻至成模筒，保持试样成直立状；