[发明专利]一种装配式岩土体边坡原位直剪试验装置及方法

权利要求书

1.一种装配式岩土体边坡原位直剪试验装置，其特征在于：包括剪切盒、对剪切盒进行剪切导向的剪切轨道、用于给剪切盒施加剪切力的水平千斤顶、用于给剪切盒施加竖向力的竖向加载装置以及用于对剪切力和竖向力进行测量的电子测力器，所述剪切轨道通过固定锚杆与地面锚固连接，剪切轨道上设置有用于对剪切盒的剪切位移进行测量的刻度；所述剪切轨道包括左剪切轨道和右剪切轨道，所述剪切盒设置在左、右剪切轨道之间，剪切盒的左、右两侧分别与左、右剪切轨道紧密接触；所述竖向加载装置包括分布在两侧的左、右传力杆、固定横跨在左、右传力杆之间的顶部支撑梁以及设置在顶部支撑梁与剪切盒顶部之间的垂直千斤顶，所述左、右传力杆的底部分别设置有左连接座和右连接座，所述左、右连接座分别滑动扣合在左、右剪切轨道的顶部，左、右连接座的内侧通过连接螺栓分别与剪切盒的左、右两侧连接，左侧的连接螺栓穿过左连接座且可相对左连接座上下滑动，右侧的连接螺栓穿过右连接座且可相对右连接座上下滑动；所述左剪切轨道和右剪切轨道均开设有沿滑动方向沿伸的滑动槽，在左连接座和右连接座的两侧下部均开设有滚轴孔，在对应侧的滚轴孔与滑动槽之间贯穿滚动轴。

2.根据权利要求1所述的装配式岩土体边坡原位直剪试验装置，其特征在于：所述顶部支撑梁中段底部设置有方形平衡板，所述垂直千斤顶与方形平衡板抵紧接触。

3.根据权利要求2所述的装配式岩土体边坡原位直剪试验装置，其特征在于：所述左传力杆穿过顶部支撑梁的左端且在顶部支撑梁的上下侧用螺母并紧，所述右传力杆穿过支撑梁的右端且在顶部支撑梁的上下侧用螺母并紧。

4.根据权利要求3所述的装配式岩土体边坡原位直剪试验装置，其特征在于：所述方形平衡板通过固定螺丝与顶部支撑梁固定连接。

5.一种采用如权利要求4所述的装置进行坡面岩土体原位抗剪实验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选择坡面合适的地段开挖试坑，为原位直剪提供工作面；

S2：修整岩土体试块大小，套入剪切盒；

S3：用左、右剪切轨道夹紧剪切盒，拟定两侧四根固定锚杆安装位置，采用空压机电钻在预定位置钻孔至预计深度，打入固定锚杆固定两侧剪切轨道；

S4：将传力杆下端的连接座架于剪切轨道上，并穿入滚动轴，同时通过连接螺栓将连接座与剪切盒连接；

S5：在两侧传力杆之间横跨安装顶部支撑梁，并用螺母固定，在顶部支撑梁中段底部采用固定螺丝固定方形平衡板；

S6：通过水平千斤顶和垂直千斤顶分别对剪切盒施加水平剪切力和竖向力，模拟试块受剪过程，记录相关数据并处理；

S7：对数据进行处理，计算公式如下：

表示为随时间变化的函数式：

其中F_j(t)为剪切过程中，t时刻对应的剪力大小；

F_t(t)为t时刻，水平千斤顶对应的电子测力器测得的推力大小；

G为试验岩土体以及剪切盒重之和；

为坡度；F_f为剪切盒与地面之间摩擦力；

m_合为试件与盒总质量；S(t)为剪切位移与时间曲线；

F_jmax为发生剪切破坏时剪力大小；A为剪切面的面积。