本發(fā)明涉及堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)測(cè)試方法，適用于堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)及其傾斜角獲得，屬于工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
堆石體是由大小不一、形狀各異的塊石或碎石組成的集合體，常用于建筑地基、河岸、石壩等工程。堆石體的破壞主要表現(xiàn)為顆粒間的抗剪強(qiáng)度破壞，涉及堆石體抗剪強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則的相關(guān)參數(shù)有：(1)顆粒間相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)的粗糙起伏程度；(2)抗壓強(qiáng)度；(3)加載應(yīng)力；(4)基本摩擦角。由于影響因素的復(fù)雜性，使得堆石體抗剪強(qiáng)度的破壞準(zhǔn)則呈現(xiàn)出非線性模式，這些參數(shù)中顆粒間相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)的粗糙起伏程度受顆粒尺寸、形狀影響大，而且與施工條件及方式相關(guān)，因此難以通過(guò)理論計(jì)算獲得，需要通過(guò)傾斜角反分析獲得。傾斜試驗(yàn)是獲得傾斜角的有效方法，由于受室內(nèi)試驗(yàn)的場(chǎng)地、施工條件等因素限制，難以模擬現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的堆石體性狀，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與工程實(shí)際相一致的傾斜試驗(yàn)，也就無(wú)法獲得堆石體的粗糙起伏程度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服已有技術(shù)受到室內(nèi)試驗(yàn)的場(chǎng)地、施工條件等的限制無(wú)法獲得與工程實(shí)際相一致的堆石體傾斜角的不足，本發(fā)明提供一種不但能獲得與工程實(shí)際相符合的傾斜角，而且簡(jiǎn)單易行、操作方便、費(fèi)用低、周期短的堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)測(cè)試方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)該方法采用的測(cè)試裝置包括頂蓋板、頂盒、中盒和底盒，所述頂盒是無(wú)上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板固定在頂盒上，所述頂盒位于中盒上，所述中盒是無(wú)上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述中盒分為左半盒和右半盒，所述左半盒和右半盒可拆卸式連接，所述中盒位于底盒上，底盒是無(wú)上面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板、頂盒、中盒和底盒圍成供待測(cè)試堆石體放置的容腔；所述底盒的一個(gè)側(cè)面的兩端安裝起吊環(huán)，與安裝了起吊環(huán)相鄰的另一個(gè)側(cè)面上安裝測(cè)角儀，所述測(cè)試方法包括如下步驟：1)根據(jù)所要測(cè)試的區(qū)域及其高程位置，選擇測(cè)試地點(diǎn)；2)確定碎石體測(cè)試厚度及分層厚度；3)放置底盒，充填、碾壓石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度；4)組裝中盒，并放置于底盒上，然后充填、碾壓第二層碎石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度；5)放置頂盒在中盒上部，然后充填、碾壓第三層碎石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度；6)將頂蓋板放置于頂盒上，7)清理測(cè)試裝置外側(cè)設(shè)定范圍內(nèi)的碎石；8)去除中盒，中盒位置處的碎石體就會(huì)露出來(lái)，形成傾斜試驗(yàn)的碎石體滑移面；9)安裝測(cè)角儀，并記錄測(cè)角儀的起始角度；10)將起吊纜繩一端與預(yù)先留在測(cè)試裝置底部側(cè)的兩個(gè)起吊環(huán)連接，另一端與起吊裝置連接，將裝置起吊，測(cè)試裝置會(huì)繞另一側(cè)的底部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；去除中盒位置的堆石體會(huì)有滑動(dòng)趨勢(shì)，且隨著起吊高度的提升，裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體會(huì)錯(cuò)開，發(fā)生滑動(dòng)，這時(shí)停止測(cè)試裝置的提升；11)利用測(cè)角儀讀出并記錄該次試驗(yàn)的終止角，終止角減去起始角度得到該次所測(cè)試的碎石體傾斜角。進(jìn)一步，所述測(cè)試方法還包括如下步驟：12)重復(fù)(3)至(11)三次試驗(yàn)，得到三次碎石體傾斜角，然后取平均值，得到該堆石體的平均傾斜角。再進(jìn)一步，所述頂盒的側(cè)面上安裝伸縮旋壓桿，所述伸縮旋壓桿包括旋桿、壓桿和底座，所述旋桿可上下移動(dòng)地套裝在底座上，所述旋桿上部開有孔洞，所述壓桿的底端可轉(zhuǎn)動(dòng)地套裝在所述孔洞內(nèi)，所述壓桿與所述頂蓋板接觸；所述步驟5)中，伸縮旋壓桿未工作時(shí)都是處于收縮狀態(tài)，將旋桿旋轉(zhuǎn)，使孔洞面向盒內(nèi)；所述步驟6)中，通過(guò)伸縮旋壓桿約束頂蓋板，清理伸縮旋壓桿周圍的碎石，先將旋桿上拔設(shè)定高度達(dá)到半伸展?fàn)顟B(tài)；再旋轉(zhuǎn)旋桿使孔洞對(duì)外，將壓桿從孔洞中完全旋出，達(dá)到伸展?fàn)顟B(tài)；旋轉(zhuǎn)旋桿使壓桿壓在頂蓋板上對(duì)其固定。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：本發(fā)明給出了堆石體傾斜角的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，能在現(xiàn)場(chǎng)較準(zhǔn)確地測(cè)量出堆石體的傾斜角，并通過(guò)反分析獲得顆粒間相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)的粗糙起伏程度，建立堆石體的抗剪強(qiáng)度破壞模型，從而評(píng)價(jià)堆石體的穩(wěn)定性及安全系數(shù)。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：(1)針對(duì)性強(qiáng)，適用面廣。不同工程的現(xiàn)場(chǎng)施工條件及施工區(qū)域是差異的，本測(cè)試裝置可以在現(xiàn)場(chǎng)任何需要測(cè)試的工程區(qū)域進(jìn)行堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)，而且施工條件和區(qū)域均能與現(xiàn)場(chǎng)條件保持一致，從而可獲得與該工程、區(qū)域及施工條件相匹配的傾斜角。(2)成本低。該裝置所采用的材料均為常見鋼材，應(yīng)用廣泛，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低，可以大規(guī)模地推廣。(3)速度快，操作方便。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝方便，測(cè)試方法簡(jiǎn)單，測(cè)試速度快，可適合不同層次的工程技術(shù)人員。附圖說(shuō)明圖1是堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)測(cè)試裝置的示意圖。圖2是底盒的示意圖。圖3是頂盒的示意圖。圖4是中盒的示意圖。圖5是圖1的剖面組合圖。圖6是伸壓旋壓桿的收縮狀態(tài)的示意圖。圖7是伸縮旋壓桿的半伸展?fàn)顟B(tài)的示意圖。圖8是圖7的剖面圖。圖9是伸縮旋壓桿的全伸展?fàn)顟B(tài)的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1～圖9，一種堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)該測(cè)試方法的測(cè)試裝置包括頂蓋板1、頂盒2、中盒3和底盒4，所述頂盒2是無(wú)上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板1固定在頂盒2上，所述頂盒2位于中盒3上，所述中盒3是無(wú)上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述中盒3分為左半盒和右半盒(即中盒A板和中盒B板)，所述左半盒和右半盒可拆卸式連接，所述中盒3位于底盒4上，底盒4是無(wú)上面的盒狀結(jié)構(gòu)，所述頂蓋板1、頂盒2、中盒3和底盒4圍成供待測(cè)試堆石體放置的容腔；所述底盒4的一個(gè)側(cè)面的兩端安裝起吊環(huán)5，與安裝了起吊環(huán)相鄰的另一個(gè)側(cè)面上安裝測(cè)角儀6所述測(cè)試方法包括如下步驟：1)根據(jù)所要測(cè)試的區(qū)域及其高程位置，選擇測(cè)試地點(diǎn)；2)確定碎石體測(cè)試厚度及分層厚度；3)放置底盒，充填、碾壓石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度；4)組裝中盒，并放置于底盒上，然后充填、碾壓第二層碎石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度；5)放置頂盒在中盒上部，然后充填、碾壓第三層碎石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度；6)將頂蓋板放置于頂盒上，7)清理測(cè)試裝置外側(cè)設(shè)定范圍內(nèi)的碎石；8)去除中盒，中盒位置處的碎石體就會(huì)露出來(lái)，形成傾斜試驗(yàn)的碎石體滑移面；9)安裝測(cè)角儀，并記錄測(cè)角儀的起始角度；10)將起吊纜繩一端與預(yù)先留在測(cè)試裝置底部側(cè)的兩個(gè)起吊環(huán)連接，另一端與起吊裝置連接，將裝置起吊，測(cè)試裝置會(huì)繞另一側(cè)的底部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；去除中盒位置的堆石體會(huì)有滑動(dòng)趨勢(shì)，且隨著起吊高度的提升，裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體會(huì)錯(cuò)開，發(fā)生滑動(dòng)，這時(shí)停止測(cè)試裝置的提升；11)利用測(cè)角儀讀出并記錄該次試驗(yàn)的終止角，終止角減去起始角度得到該次所測(cè)試的碎石體傾斜角。進(jìn)一步，所述測(cè)試方法還包括如下步驟：12)重復(fù)(3)至(11)三次試驗(yàn)，得到三次碎石體傾斜角，然后取平均值，得到該堆石體的平均傾斜角。進(jìn)一步，所述頂盒2的側(cè)面上安裝伸縮旋壓桿7，所述伸縮旋壓桿7包括旋桿8、壓桿9和底座10，所述旋桿8可上下移動(dòng)地套裝在底座10上，所述旋桿8上部開有孔洞11，所述壓桿9的底端可轉(zhuǎn)動(dòng)地套裝在所述孔洞11內(nèi)，所述壓桿9與所述頂蓋板1接觸。所述底座10固定在頂盒2側(cè)面的中部。所述頂盒2的下端與中盒3的上端卡接，所述頂盒2的下端設(shè)有下臺(tái)階，所述中盒3的上端設(shè)有上臺(tái)階，所述下臺(tái)階卡接在所述上臺(tái)階上。所述中盒3的下端與底盒4的上端卡接，所述中盒3的下端設(shè)有下卡槽，所述底盒4的上端設(shè)有上卡槽，所述下卡槽卡接在所述上卡槽上。所述上下卡槽也可以采用臺(tái)階的形式。本實(shí)施例中，頂蓋板是長(zhǎng)1980mm,寬980mm，厚20mm的長(zhǎng)方形板。頂蓋板放置在頂盒上，并被伸縮旋壓桿固定在頂盒上。頂盒是無(wú)上、下面的盒狀結(jié)構(gòu)，高350mm，根據(jù)厚度不同在高度方向可分上、中、下三部分，尺寸分別為20mm、280mm、50mm。下部布置有20個(gè)螺栓孔，其中：長(zhǎng)邊有7個(gè)螺孔，短邊有3個(gè)螺孔。中盒由中盒A板(左半盒)和中盒B板(右半盒)組成，高400mm；根據(jù)厚度不同在高度方向可分上、中、下三部分，尺寸分別為50mm、250mm、100mm。A、B兩板在中盒長(zhǎng)邊分隔，分別長(zhǎng)1350mm和650mm，A板向外伸出50mm,相應(yīng)的B板向內(nèi)收縮50mm，A、B板用螺栓連接，2個(gè)螺孔沿高度等距布置。中盒上、下部各布置有20個(gè)螺栓孔，其中：長(zhǎng)邊有7個(gè)螺孔，短邊有3個(gè)螺孔。底盒是無(wú)上面的盒狀結(jié)構(gòu)，底盒總高為400mm，根據(jù)厚度不同在高度方向可分上、下兩部分，尺寸分別為100mm、300mm。底盒上部布置有20個(gè)螺栓孔，其中：長(zhǎng)邊有7個(gè)螺孔，短邊有3個(gè)螺孔。頂盒、中盒、底盒在相鄰位置采用螺栓連接。伸縮旋壓桿7由8、9、10、11組成。伸縮旋壓桿位于頂盒四邊的中間位置，其底座與頂盒外側(cè)采用焊接相連。旋桿8既可以在底座上360度旋轉(zhuǎn)也可以在一定幅度內(nèi)上下移動(dòng)。為了將旋桿與壓桿相接，在旋桿中開設(shè)孔洞，用于給壓桿提供旋轉(zhuǎn)空間；壓桿利用球絞約束可以與旋桿進(jìn)行可靠連接并能夠繞球絞中心轉(zhuǎn)動(dòng)。伸縮旋壓桿分收縮狀態(tài)、半伸展?fàn)顟B(tài)、全伸展?fàn)顟B(tài)等三種狀態(tài)。收縮狀態(tài)是旋桿和壓桿都自由垂落；半伸展?fàn)顟B(tài)是旋桿上拔但是旋桿未旋出；全伸展?fàn)顟B(tài)是旋桿上拔且旋桿完全旋出。某水電站大壩為混凝土面板堆石壩，鋼筋混凝土面板堆石壩壩高58m，壩長(zhǎng)150m，壩頂寬7.5m，上游壩坡為1:1.5，下游壩坡為1:1.7。大壩內(nèi)堆石料是由顆粒級(jí)配良好的硅質(zhì)板巖碎石填充。整個(gè)場(chǎng)地采用梅花型堆料，用推土機(jī)推平；按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋪料厚度；采用直線行車往返錯(cuò)距式振動(dòng)碾壓，滿足設(shè)計(jì)鋪料厚度要求后，即進(jìn)行充分灑水，然后用跟水灑進(jìn)的方式進(jìn)行碾壓。為了獲得所填充堆石體的顆粒間相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)的粗糙起伏程度，利用堆石體的現(xiàn)場(chǎng)傾斜試驗(yàn)就可方便、快速、準(zhǔn)確的獲得堆石體傾斜角，并通過(guò)獲得的傾斜角反分析得到顆粒的粗糙起伏程度。本發(fā)明的實(shí)施方案是：1)選擇測(cè)試地點(diǎn)。根據(jù)所要測(cè)試的區(qū)域及其高程位置，選擇適合的測(cè)試地點(diǎn)。2)確定碎石體測(cè)試厚度及分層厚度。碎石體總厚度即為測(cè)試裝置的高度，為了保證分層厚度的密實(shí)度，分層厚度按總厚度的1/3進(jìn)行碎石體的填料。考慮碾壓后的沉陷，碎石體填筑時(shí)需預(yù)留碾壓后高度的1％為堆填超高。3)放置底盒4，充填、碾壓石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度。在碾壓平整的場(chǎng)地上放置底盒4，開口向上；利用挖土機(jī)在場(chǎng)地上均勻的鋪碎石，保證底盒內(nèi)及其外面5m范圍均鋪滿碎石,碎石應(yīng)高于裝置上口高度1％。采用工程所要求的滿足碾壓能量的壓實(shí)機(jī)進(jìn)入場(chǎng)地進(jìn)行壓實(shí)，并達(dá)到工程設(shè)計(jì)所要求的密實(shí)度。4)組裝中盒3，并放置于底盒4上，用螺栓相連，然后充填、碾壓第二層碎石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度。組裝中盒3的中盒A板、中盒B板，采用螺栓12將A，B板栓接；清理底盒外側(cè)周邊碎石，通過(guò)起吊裝置把中盒3放置于底盒4上；利用挖土機(jī)在第一層已壓實(shí)的碎石料上均勻的鋪灑碎石，保證下部盒內(nèi)及其外面5m范圍均鋪滿碎石,碎石應(yīng)高于裝置上口的高度1％。采用工程所要求的滿足碾壓能量的壓實(shí)機(jī)進(jìn)入場(chǎng)地進(jìn)行壓實(shí)，并達(dá)到工程設(shè)計(jì)所要求的密實(shí)度。5)放置頂盒2在中盒上部，用螺栓相連，然后充填、碾壓第三層碎石料，達(dá)到工程所要求的密實(shí)度。伸縮旋壓桿7未工作時(shí)都是處于收縮狀態(tài)，此時(shí)其頂面與頂盒2的頂面齊平，防止被壓壞。將旋桿8旋轉(zhuǎn)，使孔洞11面向盒內(nèi)，避免孔洞11被壓入石料。清理中盒外側(cè)周邊碎石，通過(guò)起吊裝置把頂盒2放置于中盒3上。利用挖土機(jī)在第二層已壓實(shí)的碎石料上均勻的鋪碎石，保證底盒4內(nèi)及其外面5m范圍均鋪滿碎石,碎石應(yīng)高于裝置上口的高度1％。采用工程所要求的滿足碾壓能量的壓實(shí)機(jī)進(jìn)入場(chǎng)地進(jìn)行壓實(shí)，并達(dá)到工程設(shè)計(jì)所要求的密實(shí)度。6)將頂蓋板1放置于頂盒2上，并通過(guò)伸縮旋壓桿7約束頂蓋板1。清理伸縮旋壓桿7周圍的碎石，先將旋桿上拔20mm高度達(dá)到半伸展?fàn)顟B(tài)；再旋轉(zhuǎn)旋桿8使孔洞11對(duì)外，便可以將壓桿9從孔洞11中完全旋出，達(dá)到伸展?fàn)顟B(tài)。旋轉(zhuǎn)旋桿8使壓桿9壓在頂蓋板1上對(duì)其固定，防止在起吊過(guò)程中頂蓋板1由于沒有固定滑落。7)清理傾斜裝置外側(cè)5m范圍內(nèi)的碎石。清理傾斜裝置外四周的壓實(shí)碎石，為接下來(lái)的傾斜試驗(yàn)測(cè)試裝置起吊提供足夠的空間。8)去除中盒3。拆除中盒B板上與中盒A板連接的螺栓12，按先去A板，后B板的順序，把中盒3從測(cè)試裝置上取下來(lái)，這樣裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體就會(huì)露出來(lái)，形成傾斜試驗(yàn)的碎石體滑移面。9)安裝測(cè)角儀6，并記錄測(cè)角儀6的起始角度。把測(cè)角儀6采用磁鐵放置于下盒長(zhǎng)度方向面板外側(cè)，并記錄測(cè)角儀6的起始角度。10)起吊傾斜裝置。將起吊纜繩一端與預(yù)先留在測(cè)試裝置底部側(cè)的兩個(gè)吊環(huán)5連接，另一端與起吊裝置連接，如起重機(jī)等。緩緩地將裝置起吊，測(cè)試裝置會(huì)繞另一側(cè)的底部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在重力作用下，去除中盒位置的堆石體會(huì)有滑動(dòng)趨勢(shì)，且隨著起吊高度的提升，裝置內(nèi)中盒位置處的碎石體會(huì)錯(cuò)開，發(fā)生滑動(dòng)，這時(shí)停止測(cè)試裝置的提升。11)記錄滑移后角度。滑動(dòng)時(shí)，利用裝置上附帶的測(cè)角儀6讀出并記錄該次試驗(yàn)的終止角，終止角減去起始角度，就可得到該次所測(cè)試的碎石體傾斜角。12)重復(fù)(3)至(11)三次試驗(yàn)，得到三次碎石體傾斜角，然后取平均值，可得到該堆石體的平均傾斜角。