[实用新型]地表原位岩土剪切测试装置

说明书

本实用新型提供一种地表原位岩土剪切测试装置，包括圆柱形空心外管，所述外管的一端为供电端和实验控制端，另一端为钻头端，在所述外管的内部活动安装有用于取土的内管，所述内管位于所述钻头端的端部为管靴结构且伸出所述外管外，所述控制端安装有延伸至所述内管内以对采集的土样施加垂直压力的垂压部，和安装在所述内管的中部以对采集的土样施加横向剪切力的剪切部，所述垂压部和所述剪切部为电控装置。本实用新型利用取土器的取样动力原理，进行微扰动取土，采用电动装置进行垂直施压和水平施压，可提高实验过程稳定性和精度。

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，特别涉及一种能够对地面岩土体实现原位剪切测试的装置。

背景技术

岩体结构单元是由岩块(块状、板状的，完整或者碎裂)、结构面(软弱结构面、坚硬结构面)以及充填物等组成，由于各种结构面的发育和分布的不均匀性，使其变形性质比岩石变形复杂得多，因而岩体的变形不能由岩石的变形所表述，必须通过岩体变形实验测定其变形指标。岩体变形实验是为测定岩体在一定的载荷作用或者卸荷作用下变形特性指标而进行的岩体现场实验。通过实验测定岩体的变形模量、弹性模量以及变形系数等岩石工程中不可缺少的岩体力学参数。该试验可以得到岩体的变形模量和弹性模量。

岩体的物理力学参数是基础数据，如果得不到准确值，对任何岩体工程的强度设计、变形验算、稳定性，就得不到精确的设计和评价，所以大多数的工程规范都有安全系数来增大安全的保障。对于煤矿工程，涉及到巷道支护的设计基础数据，要明确测得巷道围岩的力学参数，来保证支护设计的合理性、经济造价和工期；松动圈的扩展速度、范围及扩展规律等；围岩在卸荷状态下数值模拟，也要精确得到围岩各层岩体的力学参数才能得到理想的结果。

原位测试工作主要是在结构工程设计之前的岩土体工程勘察阶段进行的，必须获得岩土的物理力学参数，提供给设计部门作为基础数据，因此，必须做到数据准确、可靠、稳定，才会使设计部门的设计结构安全可靠，进而确保生命和财产的安全。

岩土体在外荷载或者卸荷作用下的破坏方式一般为剪破坏和拉张破坏，其中剪切破坏占大多数。因此，岩体破坏的本质就是剪切破坏和拉张破坏强度，岩体强度的原位测试主要是测得岩体的剪切和拉张强度。目前采用的原位地面实验，可以测得岩体的摩擦角c和内聚力值，c、值是岩体强度的重要指标，它代表着岩体抵抗剪切破坏的性能。

岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。岩体原位测试的最大优点是对岩体扰动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出的岩体力学参数直观、准确。

目前，岩土体的原位测试一般是采用多个独立的设备分别进行不同的实验，再根据不同设备的测试数据得到相关测试结果，该方式导致测试过程繁琐冗长，缺少实现全自动化的智能测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种岩土工程钻孔中对岩土体进行原位应力和剪切强度测试的原位实验装置。

特别地，本实用新型提供一种地表原位岩土剪切测试装置，包括圆柱形空心外管，所述外管的一端为供电端和实验控制端，另一端为钻头端，在所述外管的内部活动安装有用于取土的内管，所述内管位于所述钻头端的端部为管靴结构且伸出所述外管外，所述控制端安装有延伸至所述内管内以对采集的土样施加垂直压力的垂压部，和安装在所述内管的中部以对采集的土样施加横向剪切力的剪切部，所述垂压部和所述剪切部为电控装置。

在本实用新型的一个实施方式中，在所述内管与外管之间设置有排出液体的通道。

在本实用新型的一个实施方式中，所述垂压部包括由所述控制端伸出且可在所述内管内做轴向运动的垂压板，所述垂压板为电控移动板，所述垂压板的形状和面积与所述内管的径向截面形状和面积相同，在所述垂压板与土样接触的一面安装有垂压传感器。