超大型三軸儀試樣成型技術研究.pdf

1、堆石料作為土石壩主要的填筑材料，其力學特性對壩體安全有著決定性的影響。目前廣泛使用的筑壩堆石料，最大粒徑一般為600～800mm，在水布埡、洪家渡、三板溪等工程中顆粒最大粒徑達到1200mm。然而由于目前國內(nèi)外試驗儀器尺寸的限制（試樣最大直徑通常為300mm，對應堆石料的最大粒徑為60mm），只能進行大比例縮尺后的筑壩堆石料強度與變形特性的試驗研究，縮尺造成的室內(nèi)試驗成果與實際工程堆石料的強度與變形特性間的差異還不得而知，同時也是進行土

2、石壩數(shù)值分析必須考慮、但又難以逾越的一大難題，嚴重制約了高土石壩的安全評價。為解決這一難題，大連理工大學孔憲京教授主持并與天水紅山試驗機有限公司、大連船舶工業(yè)船機重工有限公司聯(lián)合研制了超大型的靜、動三軸儀（試樣直徑分別為1000mm和800mm），與早期成功研制的大型（試樣直徑300mm）和中型三軸儀（試樣直徑200mm）構成了高土石壩筑壩材料力學特性及本構模型研究的多尺度試驗平臺，可用于系統(tǒng)地研究縮尺效應的影響（縮尺對剪脹規(guī)律、顆粒破

3、碎機制、臨界狀態(tài)特性、變形模量和強度特性等方面的影響），解決與筑壩堆石料本構理論相關的科學問題，為高土石壩靜、動力數(shù)值分析及安全評價提供理論基礎和試驗依據(jù)。
　　在三軸試驗中，試樣成型是一個非常關鍵的環(huán)節(jié)，決定著試驗成功與否。對于超大型三軸試驗，由于堆石料試樣和粒徑尺寸的顯著增加（試樣質(zhì)量約3.5t，最大粒徑尺寸達到200mm），給試樣成型帶來了一系列困難:傳統(tǒng)的擊實方法很難達到控制密度，且工作效率太低;傳統(tǒng)的承膜筒設計理念將導致

4、構件笨重，移動、安裝和拆卸效率低，且易擾動試樣;試樣外側的乳膠膜尺寸太大，加工非常困難，成功率很低;此外，需自主研制多個大型輔助設備（如操作平臺、振動篩、攪拌裝置等）。
　　基于課題組多年來在不同尺寸三軸試驗試樣成型方面積累的經(jīng)驗，進一步探索試樣成型的新方法，使之能夠解決超大型三軸儀試樣成型中的困難。主要工作包括:
　　(1)通過分別測試振動器和沖擊夯的擊實密度，確定可行性方案，并對現(xiàn)有設備進行改制以適用于超大型三軸試驗。<