超大型三轴仪试样成型技术研究

发布时间：2017-03-30 21:19

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【摘要】：堆石料作为土石坝主要的填筑材料,其力学特性对坝体安全有着决定性的影响。目前广泛使用的筑坝堆石料,最大粒径一般为600-800mm,在水布垭、洪家渡、三板溪等工程中颗粒最大粒径达到1200mm。然而由于目前国内外试验仪器尺寸的限制(试样最大直径通常为300mm,对应堆石料的最大粒径为60mm),只能进行大比例缩尺后的筑坝堆石料强度与变形特性的试验研究,缩尺造成的室内试验成果与实际工程堆石料的强度与变形特性间的差异还不得而知,同时也是进行土石坝数值分析必须考虑、但又难以逾越的一大难题,严重制约了高土石坝的安全评价。为解决这一难题,大连理工大学孔宪京教授主持并与天水红山试验机有限公司、大连船舶工业船机重工有限公司联合研制了超大型的静、动三轴仪(试样直径分别为1000mm和800mm),与早期成功研制的大型(试样直径300mm)和中型三轴仪(试样直径200mmm)构成了高土石坝筑坝材料力学特性及本构模型研究的多尺度试验平台,可用于系统地研究缩尺效应的影响(缩尺对剪胀规律、颗粒破碎机制、临界状态特性、变形模量和强度特性等方面的影响),解决与筑坝堆石料本构理论相关的科学问题,为高土石坝静、动力数值分析及安全评价提供理论基础和试验依据。在三轴试验中,试样成型是一个非常关键的环节,决定着试验成功与否。对于超大型三轴试验,由于堆石料试样和粒径尺寸的显著增加(试样质量约3.5t,最大粒径尺寸达到200mm),给试样成型带来了一系列困难：传统的击实方法很难达到控制密度,且工作效率太低；传统的承膜筒设计理念将导致构件笨重,移动、安装和拆卸效率低,且易扰动试样；试样外侧的乳胶膜尺寸太大,加工非常困难,成功率很低；此外,需自主研制多个大型辅助设备(如操作平台、振动筛、搅拌装置等)基于课题组多年来在不同尺寸三轴试验试样成型方面积累的经验,进一步探索试样成型的新方法,使之能够解决超大型三轴仪试样成型中的困难。主要工作包括：(1)通过分别测试振动器和冲击夯的击实密度,确定可行性方案,并对现有设备进行改制以适用于超大型三轴试验。(2)利用SolidWorks软件绘制三维构件及辅助设备,并经反复装配测试,设计研制了适用于超大型三轴仪试样成型的航空铝材料承膜筒和移动式多层操作平台。(3)通过试样成型全过程的三维仿真,总结出超大型三轴仪试样的成型流程及注意事项,并为超大型三轴试验相关的土工试验规程的编订提供参考。
【关键词】：超大型三轴仪 试样成型 承膜筒 操作平台 缩尺效应
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 国际超大型三轴仪及试样成型技术的研究现状10-14
• 1.2.1 国际研制的超大型三轴仪现状11-13
• 1.2.2 国际超大型三轴仪及试样成型技术存在的问题13-14
• 1.2.3 小结14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 2 超大型三轴仪试样成型技术研究16-31
• 2.1 超大型三轴仪试样击实设备改制16-25
• 2.1.1 击实效果对比试验研究16-22
• 2.1.2 振动冲击夯改制22-25
• 2.2 超大型三轴仪试样承膜筒研制25-28
• 2.3 超大型三轴仪试样成型橡皮膜研制28
• 2.4 超大型三轴仪试样成型移动式操作台研制28-31
• 3 超大型三轴仪试样成型操作过程模拟31-45
• 3.1 成型操作流程31-33
• 3.2 成型操作三维模拟33-43
• 3.3 成型操作注意事项43-45
• 结论45-46
• 参考文献46-48
• 附录A 附录内容名称48-49
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况49-50
• 致谢50-51

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本文编号：278132