[实用新型]深层原位孔内剪切测试系统

权利要求书

1.一种深层原位孔内剪切测试系统，其特征在于：包括钻机(1)、张敛式套管取芯钻具(2)、套管(3)、泥浆泵(4)、钻具打捞装置(5)、剪切探头(6)、拉杆(7)、法向应力加载量测装置(9)、剪应力加载量测装置(10)、千分表(11)和数据采集记录仪(13)，

所述钻机(1)用于驱动所述套管(3)及连接在套管(3)底部的定位端管(3-1)钻进地层；

所述定位端管(3-1)用于带动所述张敛式套管取芯钻具(2)进行钻探取样；

所述泥浆泵(4)用于在钻探过程中为泥浆往复循环流动提供动力，并为所述张敛式套管取芯钻具(2)提供工作压力；

所述钻具打捞装置(5)用于在所述张敛式套管取芯钻具(2)钻探取样后将其提离所述套管(3)；

所述拉杆(7)用于将所述剪切探头(6)送至预定试验深度；

所述法向应力加载量测装置(9)用于向被送至预定试验深度的剪切探头(6)施加指定法向应力；

所述剪应力加载量测装置(10)用于以恒定速率提升所述剪切探头(6)，直至剪切破坏；

所述千分表(11)通过所述拉杆(7)量测所述剪切探头(6)剪切测试土体的剪切变形量；

所述剪切探头(6)、法向应力加载量测装置(9)、剪应力加载量测装置(10)、千分表(11)分别通过数据电缆与所述数据采集记录仪(13)相连；

所述数据采集记录仪(13)用于记录所述剪切探头(6)匀速提升过程中随时间变化的剪切变形和剪切力。

2.根据权利要求1所述的深层原位孔内剪切测试系统，其特征在于：所述剪切探头(6)包括一对剪切板(6-1)、孔隙水压力测试探头(6-2)、法向变形测试传感器(6-3)、双作用压力汽缸(6-4)和倒U型提升架(6-5)，

所述双作用压力汽缸(6-4)水平设置；

所述一对剪切板(6-1)分别固装在双作用压力汽缸(6-4)的缸体底部和活塞杆的输出端，每块剪切板(6-1)均为外侧带锯齿状横槽的钢板；

所述倒U型提升架(6-5)的两个下端分别固定在对应侧的剪切板(6-1)的上端；每个所述剪切板(6-1)的中心各装有一个所述孔隙水压力测试探头(6-2)；所述法向变形测试传感器(6-3)水平安装在两块剪切板(6-1)之间，且其两端分别与相应侧的剪切板(6-1)连接。

3.根据权利要求1所述的深层原位孔内剪切测试系统，其特征在于：所述张敛式套管取芯钻具(2)包括打捞矛头(2-1)、外套(2-3)、花键齿(2-4)、切削板(2-5)、张敛轴(2-6)和双管钻具(2-7)，

所述张敛轴(2-6)设在所述外套(2-3)内，且能在外套(2-3)内上下移动；

所述打捞矛头(2-1)设置在张敛轴(2-6)的顶部，在张敛轴(2-6)的内部开孔形成过水通道(2-2)；

所述外套(2-3)的中部外侧形成有花键齿(2-4)，用于与所述定位端管(3-1)的花键套相啮合；

所述花键齿(2-4)下部的外套(2-3)内设有能依靠所述张敛轴(2-6)的下移或上移而向外推出或向内收敛的切削板(2-5)；

所述外套(2-3)下部螺纹连接所述双管钻具(2-7)。

4.根据权利要求1所述的深层原位孔内剪切测试系统，其特征在于：所述泥浆泵(4)与一泥浆池(4-1)和所述钻机(1)分别通过胶管相连。

5.根据权利要求1所述的深层原位孔内剪切测试系统，其特征在于：所述钻具打捞装置(5)包括打捞器(5-1)、起吊架(5-2)、绞车(5-3)和钢丝绳(5-4)，

所述打捞器(5-1)通过绞车(5-3)上的钢丝绳(5-4)牵引悬挂在所述起吊架(5-2)上；

工作时，所述打捞器(5-1)与张敛式套管取芯钻具(2)上的打捞矛头(2-1)相接合。