[实用新型]原位孔内剪切测试仪

说明书

本实用新型公开了一种原位孔内剪切测试仪，其中，反力底板铺在钻孔孔口的地面上；剪切探头放置在钻孔内预定的试验深度处；拉杆下端与剪切探头上端螺纹连接，拉杆上端依次穿过反力底板、千斤顶和剪应力测试单元后通过卡钳固定，且剪切探头、拉杆、千斤顶、剪应力测试单元的中心共线；剪切探头与法向应力控制单元通过高压气管相连；调压阀的一端与高压气瓶螺纹连接，另一端通过高压气管连接法向应力控制单元；千斤顶与电动泵通过高压油管相连；千分表架设在卡钳上并通过磁性表架固定；剪切探头、剪应力测试单元、法向应力控制单元、电动泵和千分表分别通过数据电缆与数据采集记录仪相连。该装置结构简单、操作方便，能快速测试土体抗剪强度参数。

技术领域

本实用新型涉及一种岩土工程原位测试装置，特别是涉及一种原位孔内剪切测试仪。

背景技术

粘聚力和内摩擦角是土体重要的抗剪强度指标，是土压力、地基承载力计算，分析路堤、边坡、基坑、隧道稳定性并开展其支护结构设计的重要参数。粘聚力和内摩擦角目前主要采用钻探取土样进行室内试验的方法进行测定，采用的室内试验方法有直接剪切试验和三轴压缩试验。室内试验测定方法对土体扰动大，土样经过应力释放的卸载和室内试验的再加载，土的抗剪强度指标与现场原位抗剪强度指标必然存在差异，测试结果离散性较大；且室内试验方法因很难取得砂性土原状样，故无法测定砂性土抗剪强度参数。原位测试土体抗剪强度参数主要有现场直接剪切试验和十字板剪切试验；现场直接剪切试验需在试洞、试坑、探槽或大口径钻孔内进行，优点是对土样的扰动小，测试结果准确可靠，缺点是对深层土体的测试较为困难，且需要耗费大量人力、物力。十字板剪切试验的优点是设备简单、操作方便，缺点是仅适用于测定内摩擦角基本等于零的饱和黏性土的不排水抗剪强度，不适用于硬度较大的黏性土。

此外，一些岩土工程师提出原位土体孔内剪切测试，主要有美国HANDY公司生产的BST型原位土体孔内剪切测试仪、法国APAGEO公司生产的PHICOMETRE型原位钻孔剪切试验系统、中国发明专利公开号104458445A公开的一种原位土体孔内剪切试验装置及试验方法、中国发明专利公开号103728188A公开的土体原位剪切及静载荷试验仪；美国HANDY公司生产的BST型原位土体孔内剪切测试仪没有法向和剪切变形测试系统，无法获得各级法向应力下的应力——应变关系曲线，因此只能得到各级法向应力下的峰值抗剪强度及对应的粘聚力和内摩擦角，且设备采用手摇齿轮方式驱动及人工读数，剪切速率和读数受人为因素影响大，费时费力。法国APAGEO公司生产的PHICOMETRE型原位钻孔剪切试验系统和发明专利公开号104458445A公开的原位土体孔内剪切试验装置及试验方法所述试验装置剪切头为圆柱体，剪切头长度达20多公分，不适用于厚度小于30cm的较薄地层测试，且都采用手动液压千斤顶，难以控制恒定的剪切速率，影响测试结果的准确性；中国发明专利公开号103728188A公开的土体原位剪切及静载荷试验仪采用托杆支撑的摆块形成的圆盘剪切土体，这种机械式的控制无法保证摆块均匀张开，进而对周围土体可能会存在局部剪切，无法获得可靠的试验数据，且当遇到中、强风化残积土时，破碎岩块很可能卡住托杆，导致试验失败。

实用新型内容

针对上述土体粘聚力和内摩擦角测试仪器存在的问题，本实用新型提供一种原位孔内剪切测试仪，其结构简单、操作方便，能够快速测试土体相应于比例强度、屈服强度、峰值强度和残余强度的土体抗剪强度参数，适用于各种地形和土质。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：