[发明专利]一种智能应变控制式土工直剪仪及数据采集分析方法

权利要求书

1.一种智能应变控制式土工直剪仪，其特征在于，包括步进电动机(1)、剪切盒(2)、垂向荷载装置(5)、量力环(6)、位移传感器(7)、电源(8)、数据采集卡(10)和控制器(11)；

剪切盒(2)的两侧分别与步进电动机(1)、量力环(6)连接，剪切盒(2)分为上剪切盒(3)和下剪切盒(4)两个部分，

下剪切盒(4)与步进电动机(1)输出轴连接，上剪切盒(3)与量力环(6)连接，上剪切盒(3)顶部设有垂向荷载装置(5)，量力环(6)内部安装有位移传感器(7)，

位移传感器(7)通过数据传输线(9)与数据采集卡(10)电连接，数据采集卡(10)与控制器(11)电连接，位移传感器(7)、数据采集卡(10)和控制器(11)均与电源(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能应变控制式土工直剪仪，其特征在于，所述的位移传感器(7)设置在靠近上剪切盒(3)一侧的量力环(6)的内壁上。

3.一种土工直剪数据采集分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.步进电动机(1)以固定转速驱动下剪切盒(4)运动，与上剪切盒(3)形成错动以剪切试样；

b.位移传感器(7)实时将量力环(6)形变数据信号传输给数据采集卡(10)，数据采集卡(10)将采集的变形信号传输到控制器(11)中；

c.控制器(11)对变形信号实验进程中的数据进行统计分析，采用max函数从数据列表中选择最大值S_max，然后用该最大值S_max乘以量力环(6)的变形系数ω，得到该实验岩样的剪切强度τ，即τ＝S_max·ω；

d.进行n个不同垂向荷载σ条件下的剪切实验，得到n个剪切强度τ，采用线性回归分析得到垂向荷载σ与剪切强度τ的摩尔-库伦函数关系：其中C为岩样的黏聚力，为岩样的内摩擦角；

线性回归分析的方程为：

其中，a为黏聚力C，kPa；b为

e.由摩尔-库伦函数关系式：提取C值作为岩样的黏聚力；提取的值，并进行三角变换，得到的角度值。