1.一種溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的固結(jié)裝置(1)、數(shù)據(jù)采集裝置(2)、壓力控制裝置(3)、溫度控制及監(jiān)測(cè)裝置(4)、剪切波發(fā)送及接收裝置(5)和計(jì)算機(jī)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述的固結(jié)裝置(1)包括上蓋(1-1)、有機(jī)玻璃筒壁(1-2)、底座(1-3)、支撐軸(1-4)、上導(dǎo)向座(1-5)、中心桿(1-6)、連接帽(1-7)、豎向孔壓傳感器(1-11)、下導(dǎo)向座(1-12)、無(wú)摩擦隔膜(1-13)、內(nèi)環(huán)(1-16)、外環(huán)(1-18)、不銹鋼筒(1-19)、側(cè)向孔壓傳感器(1-20)、環(huán)形透水石(1-21)和陶土板(1-22)；
所述的有機(jī)玻璃筒壁(1-2)固定連接在上蓋(1-1)和底座(1-3)之間，不銹鋼筒(1-19)位于有機(jī)玻璃筒壁(1-2)的內(nèi)部，不銹鋼筒(1-19)固定連接在上蓋(1-1)和底座(1-3)之間；所述的不銹鋼筒(1-19)與有機(jī)玻璃筒壁(1-2)、上蓋(1-1)和底座(1-3)形成外部腔體(1-17)；
無(wú)摩擦隔膜(1-13)上端固定在上蓋(1-1)與不銹鋼筒(1-19)的連接處，無(wú)摩擦隔膜(1-13)位于不銹鋼筒(1-19)的內(nèi)部，無(wú)摩擦隔膜(1-13)與上蓋(1-1)形成密封腔體；
中心桿(1-6)通過(guò)上導(dǎo)向座(1-5)和下導(dǎo)向座(1-12)固定在上蓋(1-1)的中心位置，且中心桿(1-6)的頂部固定有連接帽(1-7)，中心桿(1-6)下部與無(wú)摩擦隔膜(1-13)的底部中心相連接；
所述的中心桿(1-6)為貫通的中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有第一通道(1-31)；
所述的無(wú)摩擦隔膜(1-13)為變直徑伸縮膜片，側(cè)壁采用波浪形結(jié)構(gòu)；
側(cè)向孔壓傳感器(1-20)安裝在不銹鋼筒(1-19)內(nèi)，并穿過(guò)內(nèi)環(huán)(1-16)和外環(huán)(1-18)，與試樣(1-15)相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述的不銹鋼筒(1-19)的下部側(cè)壁內(nèi)嵌有內(nèi)環(huán)(1-16)和外環(huán)(1-18)，內(nèi)環(huán)(1-16)位于外環(huán)(1-18)的內(nèi)部，試樣(1-15)位于內(nèi)環(huán)(1-16)中，試樣(1-15)和無(wú)摩擦隔膜(1-13)之間放置有透水石(1-14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述的底座(1-3)從中心到試樣(1-15)邊界位置依次安裝陶土板(1-22)和圓環(huán)形透水石(1-21)，且陶土板(1-22)和圓環(huán)形透水石(1-21)與底座(1-3)之間分別設(shè)置第一儲(chǔ)水空腔(1-24)和第二環(huán)形儲(chǔ)水空腔(1-23)，第一儲(chǔ)水空腔(1-24)分別與第二通道(1-27)和第三通道(1-28)相連通，第二通道(1-27)末端安裝有第一高壓球閥(1-30)；第三通道(1-28)末端安裝有第二高壓球閥(1-29)；
第二環(huán)形儲(chǔ)水空腔(1-23)與第四通道(1-25)相連通，且在第四通道(1-25)的拐角處設(shè)置有豎向孔壓(1-11)，第四通道(1-25)的末端安裝有第三高壓球閥(1-26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，壓力控制裝置(3)包括豎向壓力體積控制器(3-1)、反壓體積控制器(3-2)、滲透壓力體積控制器(3-3)和氣壓控制器(3-4)；
所述的豎向壓力體積控制器(3-1)、反壓體積控制器(3-2)和氣壓控制器(3-4)分別與固結(jié)裝置(1)上的第五通道(1-36)、第六通道(1-32)和第七通道(1-33)相連接；第七通道(1-33)上安裝有第五高壓球閥(1-34)，第六通道(1-32)上安裝有第四高壓球閥(1-35)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫度控制裝置(4)包括水浴箱、第一溫度傳感器(4-2)、第二溫度傳感器(4-4)、水浴循環(huán)銅管(4-3)和隔熱保溫材料(4-5)，所述的隔熱保溫材料(4-5)包裹在有機(jī)玻璃筒壁(1-2)的外部，使外部腔體(1-17)構(gòu)成一個(gè)恒溫腔；
所述的水浴循環(huán)銅管(4-3)位于外部腔體(1-17)內(nèi)，并緊貼不銹鋼筒(1-19)；第二溫度傳感器(4-4)位于外部腔體(1-17)內(nèi)；第一溫度傳感器(4-2)固定在底座(1-3)上，并位于試樣(1-15)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，剪切波發(fā)送及接收裝置(5)包括剪切波發(fā)送及放大裝置、剪切波發(fā)射彎曲元(5-2)和剪切波接收彎曲元(5-3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)采集裝置(2)可對(duì)位移、孔壓、溫度、剪切波進(jìn)行采集。
9.權(quán)利要求1所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)兼顧進(jìn)行飽和固結(jié)試驗(yàn)和非飽和固結(jié)試驗(yàn)，其操作為：
當(dāng)進(jìn)行飽和固結(jié)試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉第五高壓球閥(1-34)、第二高壓球閥(1-29)、第一高壓球閥(1-30)，即可進(jìn)行飽和固結(jié)相關(guān)試驗(yàn)；當(dāng)進(jìn)行溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合條件下飽和土標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)時(shí)，具體的操作步驟為：
步驟一：試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，關(guān)閉第五高壓球閥(1-34)、第二高壓球閥(1-29)、第一高壓球閥(1-30)，滲透壓力體積控制器(3-3)通過(guò)管線與第四通道(1-25)相連通，通過(guò)加壓、注排水操作排除壓力控制裝置(3)及管線內(nèi)的氣泡；
步驟二：安裝試樣，將試樣(1-15)放入內(nèi)環(huán)(1-16)內(nèi)部，并在試樣(1-15)上方放上透水石(1-14)，固結(jié)裝置(1)的無(wú)摩擦隔膜(1-13)位于透水石(1-14)的上方；
步驟三：開(kāi)始試驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)(6)對(duì)本發(fā)明的固結(jié)系統(tǒng)發(fā)送命令，溫度控制：外部腔體(1-17)內(nèi)注滿無(wú)氣水，作為試驗(yàn)用的恒溫腔，同時(shí)通過(guò)水浴箱的水浴循環(huán)銅管(4-3)對(duì)試樣(1-15)和外部腔體(1-17)內(nèi)的無(wú)氣水進(jìn)行溫度控制，并通過(guò)第一溫度傳感器(4-2)、第二溫度傳感器(4-4)分別對(duì)試樣(1-15)內(nèi)部和外部腔體(1-17)的溫度進(jìn)行監(jiān)控；滲透控制：設(shè)置反壓體積控制器(3-2)作為滲透過(guò)程中的下水頭壓力，滲透壓力體積控制器(3-3)作為滲透過(guò)程中的上水頭壓力；應(yīng)力控制：通過(guò)豎向壓力體積控制器(3-1)向無(wú)摩擦隔膜(1-13)內(nèi)注排無(wú)氣水、施加不同的壓力，無(wú)摩擦隔膜(1-13)內(nèi)無(wú)氣水產(chǎn)生的壓力通過(guò)透水石(1-14)作用在試樣(1-15)上，進(jìn)而對(duì)試樣(1-15)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)；
步驟四：完成試驗(yàn)，去除試樣(1-15)，將儀器進(jìn)行清理；
在剪切波作用下進(jìn)行飽和土溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)試驗(yàn)，本發(fā)明的操作步驟是在以上試驗(yàn)步驟的基礎(chǔ)上增加剪切波發(fā)射彎曲元(5-2)和剪切波接收彎曲元(5-3)產(chǎn)生剪切波環(huán)境；
當(dāng)進(jìn)行非飽和固結(jié)試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉第二高壓球閥(1-29)、第三高壓球閥(1-26)和第四高壓球閥(1-35)，即可進(jìn)行非飽和固結(jié)試驗(yàn)；當(dāng)進(jìn)行溫度-吸力-應(yīng)力耦合條件下非飽和土標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)，具體操作為：
步驟一：試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，關(guān)閉第二高壓球閥(1-29)、第三高壓球閥(1-26)和第四高壓球閥(1-35)，滲透壓力體積控制器(3-3)通過(guò)管線與第二通道(1-27)相連通，通過(guò)加壓、注排水操作排除壓力控制裝置(3)及管線內(nèi)的氣泡；
步驟二：安裝試樣，將試樣(1-15)放入內(nèi)環(huán)(1-16)內(nèi)部，并在試樣(1-15)上方放上透水石(1-14)，固結(jié)裝置(1)的無(wú)摩擦隔膜(1-13)位于透水石(1-14)的上方；
步驟三：開(kāi)始試驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)(6)對(duì)本發(fā)明的固結(jié)系統(tǒng)發(fā)送命令，溫度控制：外部腔體(1-17)內(nèi)注滿無(wú)氣水，作為試驗(yàn)用的恒溫腔，同時(shí)通過(guò)水浴箱的水浴循環(huán)銅管(4-3)對(duì)試樣(1-15)和外部腔體(1-17)內(nèi)的無(wú)氣水進(jìn)行溫度控制，并通過(guò)第一溫度傳感器(4-2)、第二溫度傳感器(4-4)分別對(duì)試樣(1-15)內(nèi)部和外部腔體(1-17)的溫度進(jìn)行監(jiān)控；吸力控制：利用軸平移技術(shù)，氣壓控制器(3-4)對(duì)試樣施加孔隙氣壓力，滲透壓力體積控制器(3-3)對(duì)陶土板(1-22)的下方施加孔隙水壓力；應(yīng)力控制：通過(guò)豎向壓力體積控制器(3-1)對(duì)無(wú)摩擦隔膜(1-13)內(nèi)注排無(wú)氣水、施加不同的壓力，無(wú)摩擦隔膜(1-13)內(nèi)無(wú)氣水產(chǎn)生的壓力通過(guò)透水石(1-14)作用在試樣(1-15)上，進(jìn)而對(duì)試樣(1-15)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)；
步驟四：完成試驗(yàn)，去除試樣(1-15)，將儀器進(jìn)行清理；
在剪切波作用下進(jìn)行非飽和土溫度-吸力-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)試驗(yàn)，本發(fā)明的操作步驟是在上述試驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上增加剪切波發(fā)射彎曲元(5-2)和剪切波接收彎曲元(5-3)產(chǎn)生剪切波環(huán)境。
10.權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于包括以下方面的應(yīng)用：
a、溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合條件下飽和土標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)；
b、溫度-吸力-應(yīng)力耦合條件下非飽和土標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)；
c、在剪切波作用下，飽和土溫度-吸力-滲透-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)試驗(yàn)；
d、在剪切波作用下，非飽和土溫度-吸力-應(yīng)力耦合多功能固結(jié)試驗(yàn)。