[发明专利]一种混凝土与土体界面剪切试验装置及其测试方法

说明书

本发明涉及一种混凝土与土体界面剪切试验装置及其测试方法，属于岩土工程测试技术领域。本发明界面剪切装置由支架单元、剪切单元、加载单元及测量单元四部分组成。支架单元由方形底板、圆形支柱和带圆形凹槽顶板构成；剪切单元由带孔土样桶、混凝土圆柱形试件构成；加载单元由加载支架、加载传力支座、传力钢珠和加载盘构成；测量单元由升降装器、量力钢环、百分表和钢环定位支架组成。该界面剪切装置通过加载单元给土样桶中土体施加竖向压力，并通过土体对混凝土试件施加径向压力，然后通过测量单元中的升降器和量力钢环，对混凝土试件施加竖向推力，并同步测量量力钢环的变形量，从而对混凝土与土体界面的剪切特性进行试验。

技术领域

本发明属于岩土工程测试技术领域，更具体的，涉及一种混凝土与土体界面剪切试验装置及其测试方法。

背景技术

混凝土与土体界面剪切试验是岩土工程中十分重要的力学试验之一，是获取不同材料界面之间力学参数的重要手段，其试验装置轻便性，试验操作步骤的简便程度，以及试验结果的精度等对岩土工程相关设计和施工都具有重要的指导意义。

岩土工程中确定土层锚杆抗拔力，桩身侧摩阻力等很多领域都涉及到混凝土与土体界面相互作用关系。现有的混凝土与土体界面相互作用主要通过现场试验或室内直剪试验进行确定，但是受到现场试验条件的影响，很多情况下现场试验效果并不理想。室内直剪试验简便，但是传统的直剪试验由于试样尺寸较小，不能考虑试件的形状特征以及试验过程中剪切面积在发生改变等，试验结果误差也较大。

发明内容

针对现有室内直剪试验无法考虑试样尺寸及试件形状的问题，本发明的目的是提供一种试验成本低、能同时考虑试验尺度及形状对界面特性影响的混凝土与土体界面剪切试验装置。

本发明另一目的在于提供一种混凝土与土体界面剪切试验装置的测试方法。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现：

一种混凝土与土体界面剪切试验装置，该装置包括：

剪切单元，包括带孔土样桶、桶内的击实土体和混凝土圆柱形试件，所述带孔土样桶的孔为设置在桶底中心的通孔，所述通孔的直径与混凝土圆柱形试件相适配，所述混凝土圆柱形试件插入击实土体并穿过所述通孔；

测量单元，包括对混凝土圆柱形试件施加竖向推力的升降器、设置在混凝土圆柱形试件下方的量力钢环和测量量力钢环的变形量的百分表。

支架单元，其被设置为支撑所述剪切单元；

加载单元，其被设置为对所述土样桶中装有的土样顶部施加竖向压力。

本发明界面剪切装置通过加载单元给土样桶中土体施加竖向压力，并通过土体对混凝土试件施加径向压力，然后通过测量单元中的升降器和量力钢环，对混凝土试件施加竖向推力，并同步测量量力钢环的变形量，从而对混凝土与土体界面的剪切特性进行试验，试验成本低，能同时考虑试验尺度及形状对界面特性的影响。

进一步地，所述量力钢环、升降器、混凝土圆柱形试件、百分表表轴在同一条竖直线上。

进一步地，所述测量单元还包括钢环定位支架，其被设置为竖直定位所述量力钢环。

进一步地，所述支架单元由底板、顶板及设置在底板与顶板之间的支柱构成，所述土样桶置于顶板上部，顶板上部对应通孔位置开有圆形孔一，圆形孔直径与通孔直径以及混凝土圆柱形试件外径相匹配。

进一步优选地，所述顶板上设有凹槽，所述凹槽内径与土样桶外径相匹配，所述土样桶置于凹槽内固定。

进一步地，所述加载单元包括加载支架、传力钢珠、加载传力支座和加载桶，加载支架一端固连在试验平台上，所述加载桶设置在加载支架另一端，通过设置在加载支架中间的传力钢珠将竖向荷载施加于加载传力支座上，通过所述加载传力支座实现对土样桶中土体表面施加竖向压力。