化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的測(cè)定方法及專用全自動(dòng)直剪儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程儀器測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的測(cè)定方法及專用全自動(dòng)直剪儀。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)工業(yè)廠區(qū)的地基土層均受到化學(xué)污染物不同程度的侵蝕破壞，造成土體強(qiáng)度衰減、承載力下降，進(jìn)而引發(fā)上層建筑結(jié)構(gòu)不均勻沉降變形、失穩(wěn)破壞。針對(duì)工業(yè)廠區(qū)地基土層邊界環(huán)境的特殊性，在地基土層承載力設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮化學(xué)溶液的腐蝕，這對(duì)合理確定地基土層承載能力及強(qiáng)度參數(shù)至關(guān)重要。
[0003]目前，為確定地基土層承載力，國(guó)內(nèi)外大多采用傳統(tǒng)的直剪儀對(duì)土層進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)，這些剪切儀主要包括剪切盒、垂直和水平加載裝置、數(shù)據(jù)測(cè)控裝置等。而近年來(lái)，土體受外界環(huán)境影響越來(lái)越大，傳統(tǒng)的直剪儀已不能準(zhǔn)確獲取土體的基本參數(shù)。雖然“一種全自動(dòng)數(shù)字大型凍土直剪儀”(CN 102313673B)、“凍土-結(jié)構(gòu)直剪儀及其使用方法”(CN102252919B)、“溫控式直剪儀”(CN 102230868B)和“大型多功能凍土-結(jié)構(gòu)接觸面循環(huán)直剪儀及試驗(yàn)操作方法”(CN 102798575B)等已對(duì)傳統(tǒng)直剪儀進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下結(jié)構(gòu)性土體的直剪測(cè)試，但是，這些裝置僅僅解決了寒冷條件下土建及交通工程設(shè)計(jì)中復(fù)雜土體剪切試驗(yàn)難等問(wèn)題，現(xiàn)有的土工直剪儀依然無(wú)法滿足化學(xué)溶液與載荷耦合作用下土體試樣直剪測(cè)試要求，使用上述直剪儀的測(cè)定方法必然會(huì)使測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。這是因?yàn)椋环矫?，現(xiàn)有的土工直剪儀通常測(cè)定的是，經(jīng)化學(xué)溶液腐蝕后的試樣在一定荷載作用下的抗剪強(qiáng)度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)化學(xué)溶液與載荷對(duì)試樣產(chǎn)生作用的同步性，因此，與實(shí)際工程中所需的參數(shù)相比有較大出入，指導(dǎo)意義有限；另一方面，試驗(yàn)過(guò)程中，常規(guī)的試樣制作方法，難以避免對(duì)土樣產(chǎn)生擾動(dòng)，使試驗(yàn)土樣與原位土樣的性質(zhì)出現(xiàn)差異，對(duì)土樣的力學(xué)性質(zhì)測(cè)定有較大影響，也會(huì)使測(cè)定的參數(shù)產(chǎn)生偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)捷可靠、測(cè)定準(zhǔn)確度高、耐久實(shí)用的化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的測(cè)定方法，實(shí)現(xiàn)化學(xué)溶液與載荷耦合作用下，土體試樣的抗剪強(qiáng)度的直接試驗(yàn)。
[0005]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于上述測(cè)定方法的專用全自動(dòng)直剪儀。
[0006]為了解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]a、在下剪切盒和上剪切盒的內(nèi)側(cè)面涂抹凡士林后，將底部中心位置設(shè)置有入滲孔的下剪切盒置于設(shè)置有刻槽的容器槽底部，并使刻槽的端口位于剪切盒外側(cè)，再依次將下透水石置于下剪切盒內(nèi)、在下透水石上鋪設(shè)濾紙和將上剪切盒放置在下剪切盒上；
[0008]b、用與剪切盒同界面尺寸的環(huán)刀制取待測(cè)試樣，將帶環(huán)刀的試樣置于上剪切盒上，用脫模器將試樣壓入到剪切盒內(nèi)，使試樣底部與下透水石上的濾紙無(wú)縫隙接觸;在試樣頂部鋪設(shè)濾紙，在濾紙上放置上透水石，在上透水石上放置活塞板；
[0009]C、往容器槽中注入化學(xué)腐蝕液，液面高度不高于位移傳遞桿下部，蓋上容器蓋并固定，化學(xué)腐蝕液經(jīng)刻槽導(dǎo)流到入滲孔，并經(jīng)入滲孔、下透水石及其上的濾紙滲透到試樣直至試樣被完全浸泡，對(duì)試樣進(jìn)行浸泡養(yǎng)護(hù)；
[0010]d、待養(yǎng)護(hù)完成后，將傳載桿穿過(guò)容器蓋上的孔，調(diào)整好傳載板、荷載氣缸、壓力傳感器和橫梁，使傳載桿與傳載板、傳載板與荷載氣缸、荷載氣缸與橫梁分別緊密接觸;使壓力傳感器與傳載板和容器蓋接觸；
[0011]e、啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥使壓力傳感器達(dá)至預(yù)定的垂直壓力；
[0012]f、調(diào)節(jié)速率控制器，啟動(dòng)伺服電機(jī)，水平推進(jìn)器帶動(dòng)推進(jìn)桿推動(dòng)容器槽，容器槽的移動(dòng)又推動(dòng)下剪切盒移動(dòng)，試驗(yàn)過(guò)程中記錄時(shí)間、壓力和剪切位移，計(jì)算試樣的剪切參數(shù)。
[0013]為解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)直剪儀，包括水平承臺(tái)，設(shè)置在水平承臺(tái)上的水平加載裝置、垂直加載裝置和數(shù)據(jù)測(cè)控裝置，剪切盒，其特別之處在于:該全自動(dòng)直剪儀還包括化學(xué)腐蝕裝置;所述化學(xué)腐蝕裝置包括容器槽和容器蓋，所述容器槽滑動(dòng)連接在水平承臺(tái)上，底部設(shè)置有刻槽；
[0014]所述剪切盒包括下剪切盒、上剪切盒、設(shè)置在下剪切盒內(nèi)的下透水石和設(shè)置在上剪切盒內(nèi)上透水石，所述下剪切盒的底部中心設(shè)置有入滲孔，所述剪切盒設(shè)置于所述容器槽內(nèi)，所述刻槽與所述入滲孔連通，且刻槽的端口位于剪切盒外側(cè)，所述上透水石和下透水石之間用于裝填試樣；
[0015]所述水平加載裝置的推進(jìn)桿連接于容器槽的一側(cè)，所述水平加載裝置的位移傳遞桿穿過(guò)所述容器槽的另一側(cè)與所述上剪切盒相連接;所述垂直加載裝置的傳載桿穿過(guò)容器蓋與垂直加載裝置的活塞板相連，壓力傳感器設(shè)置在傳載板和容器蓋之間。
[0016]優(yōu)選地，所述容器槽與容器蓋通過(guò)銷(xiāo)釘固定。
[0017]優(yōu)選地，所述容器槽采用耐腐蝕的金屬或陶土材料制成。
[0018]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)測(cè)控裝置包括數(shù)據(jù)控制器和分別與數(shù)據(jù)控制器相連的第一采集器、第二采集器和第三采集器，所述第一采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線與垂直加載裝置的荷載氣缸連接，所述第二采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線與垂直加載裝置的壓力傳感器連接，所述第三采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線與垂直加載裝置的位移傳感器連接。
[0019]本發(fā)明在常規(guī)直剪試驗(yàn)儀器上，設(shè)置了化學(xué)腐蝕裝置，且在剪切盒底部設(shè)置有入滲孔和在容器槽底部設(shè)置有刻槽，這樣，在制取土樣時(shí)，可以將土樣放入剪切盒中，通過(guò)向容器槽注入化學(xué)腐蝕液，進(jìn)行密封養(yǎng)護(hù);待養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，直接進(jìn)行豎直壓力加載，完成全自動(dòng)直剪試驗(yàn)。因此，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]I)測(cè)定時(shí)，避免了取樣過(guò)程中應(yīng)力釋放的影響，盡可能減小了土體受到的擾動(dòng)，使試樣更接近原位土樣性質(zhì)；
[0021]2)化學(xué)腐蝕液滲透速率波動(dòng)較小，更接近自然土壤受污染狀況，使腐蝕分布相對(duì)均勻，避免了局部腐蝕對(duì)土樣力學(xué)性質(zhì)測(cè)定的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的全自動(dòng)直剪儀的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明的剪切盒剖視結(jié)構(gòu)放大圖。
[0024]圖3為本發(fā)明的剪切盒及刻槽結(jié)構(gòu)放大圖(俯視)。
[0025]圖中:1、速率控制器，2、水平推進(jìn)器，3、伺服電機(jī)，4、水平承臺(tái)，5、空氣壓縮機(jī)，6、橫梁，7、入滲孔，8、推進(jìn)桿，9、水平滾珠導(dǎo)軌，1、滾珠，11、容器槽，12、容器蓋，13、銷(xiāo)釘，14、下剪切盒，15上剪切盒，16、活塞板，17、刻槽，18、下透水石，19、試樣，20、上透水石，21、傳載板，22、荷載氣缸，23、傳載桿，24、壓力傳感器，25、位移傳遞桿，26、位移傳感器，27、調(diào)壓閥，28、第一數(shù)據(jù)線，29、第二數(shù)據(jù)線，30、第三數(shù)據(jù)線，31、第一采集器，32、第二采集器，33、第三采集器，34、數(shù)據(jù)控制器
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的全自動(dòng)直剪儀在常規(guī)直剪試驗(yàn)儀器的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)化學(xué)腐蝕裝置。即本發(fā)明的全自動(dòng)直剪儀包括水平承臺(tái)4，設(shè)置在水平承臺(tái)4上的水平加載裝置、垂直加載裝置和數(shù)據(jù)測(cè)控裝置，剪切盒，以及化學(xué)腐蝕裝置。該化學(xué)腐蝕裝置由容器槽11和容器蓋12組成，容器槽通過(guò)水平滾珠導(dǎo)軌9和滾珠10滑動(dòng)連接在水平承臺(tái)4上，底部設(shè)置有刻槽17，下剪切盒14的底部中心設(shè)置有入滲孔7，設(shè)置于容器槽內(nèi)11，刻槽17與入滲孔7連通，且刻槽17的端口位于下剪切盒14外側(cè);其中刻槽14既可以為以入滲孔為