[发明专利]非饱和土抗剪切强度参数的测定方法及专用直剪仪

说明书

技术领域

本发明属于土木工程仪器测试领域，具体涉及一种非饱和土抗剪强度参数的测定方法及专用直剪仪。

背景技术

自然界浅埋土层中非饱和土的分布十分广泛，岩土工程活动中遇到的绝大多数土体均为非饱和土。目前，建筑基础设计普遍将非饱和土假设为饱和土进行简化处理。非饱和土中气相的存在使得其性质变得异常复杂，工程人员发现基于饱和土的假设结构设计不一定是安全的，而且非饱和土的强度通常高于饱和土强度，这样保守的设计往往会造成巨大的浪费。因此，测定非饱和土的抗剪强度参数对非饱和土层上的道路、建筑物、大坝等结构设计起着重要的作用。

目前，为确定非饱和土的抗剪强度参数，国内外大多采用双压力室非饱和土三轴试验仪。然而，采用双压力室非饱和土三轴试验仪测定非饱和土的抗剪强度，需要耗费大量成本购买专用仪器，并且试验周期很长，对于时间紧张或者经济资源有限的实际工程项目来说，非饱和土的抗剪强度参数测定非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定准确度高、成本低、试验效率高的非饱和土抗剪强度参数的测定方法及专用直剪仪，实现非饱和土体试样抗剪强度的直接测定。

为了实现上述目的，本发明提出一种非饱和土抗剪强度参数的测定方法及专用直剪仪，包括：

水平承台，设置在水平承台上的水平加载装置、垂直加载装置、数据测控装置、剪切盒、基质吸力测定装置；所述剪切盒内放置待测试样；所述基质吸力测定装置设置于待测试样中；所述垂直加载装置设置于剪切盒上方，为剪切盒提供垂直加载；所述水平加载装置与剪切盒连接，为剪切盒提供水平加载。

优选地，所述剪切盒包括上剪切盒、下剪切盒和剪切盒顶盖；所述下剪切盒可移动地设置在水平承台上；所述上剪切盒设置于下剪切盒的上方，固定于水平承台上；所述剪切盒顶盖设置于上剪切盒的上方，并与上剪切盒的盒口嵌合连接。

优选地，所述水平承台上设有滚珠导轨，所述下剪切盒设置在滚珠导轨上。

优选地，所述基质吸力测定装置包括吸力计和弹簧，所述吸力计设置在待测试样剪切面的中心位置，所述弹簧设置于吸力计上部。

优选地，所述垂直加载装置包括：载荷气缸；压力传感器，设置于所述载荷气缸的端部；竖直位移传感器，与所述剪切盒顶盖连接。

优选地，所述水平推进装置包括水平推进器；所述水平推进器上设有水平位移传感器。

优选地，所述下剪切盒与所述水平推进器连接。

优选地，所述数据测控装置包括数据控制器和数据采集器。

优选地，所述数据采集器包括第一采集器、第二采集器、第三采集器和第四采集器，所述第一采集器通过数据线与水平位移传感器连接，所述第二采集器通过数据线与吸力计连接，所述第三采集器通过数据线与竖直位移传感器连接，所述第四传感器通过数据线与压力传感器连接。

优选地，利用非饱和土抗剪强度参数测定专用直剪仪测定抗剪强度参数方法，包括如下步骤：

将上剪切盒放置在下剪切盒上，上剪切盒下口与下剪切盒上口吻合连接；

用环刀制取待测试样，在待测试样中心钻孔，钻孔深度为待测试样剪切面之上，钻孔直径为吸力计直径；

将待测试样压入到剪切盒内，将吸力计放入待测试样中，吸力计底端位于剪切面上；

通过垂直加载装置对剪切盒顶盖施加垂直压力，使压力传感器达至预定的垂直压力；

通过水平加载装置推动下剪切盒移动；

采集时间、压力、水平剪切位移、竖直位移和基质吸力，并计算待测试样的抗剪切强度参数。

本发明提供的非饱和土抗剪强度参数的测定方法及专用直剪仪，设置了基质吸力测定装置，将吸力计放入土样插孔中，直接进行竖直压力加载，完成非饱和土直剪参数测定的试验；采用全自动数据控制装置，优化了传统的人工读取数据采集方法，使待测试样检测结果具有更高的准确性。在短时间内较为准确的测定非饱和土的直剪参数，解决了常规非饱和土抗剪强度参数获取费时的难题。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明一种实施方式的非饱和土专用直剪仪的结构示意图。

图2为本发明一种实施方式的剪切盒剖视结构放大图。

图3为本发明一种实施方式的剪切盒俯视结构放大图。

附图标记说明：