[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

说明书

本发明公开了一种装配式岩土体边坡原位直剪试验装置及方法，该装置，包括剪切盒、剪切轨道、水平千斤顶、竖向加载装置以及电子测力器，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。采用本申请的试验装置，一方面，通过剪切轨道对剪切盒的移动方向进行导向和限制，保证了剪切盒沿规定方向移动，同时，与剪切盒同步移动的竖向加载装置可对试件施加竖向载荷，这些都有利于模拟土体实际受剪过程，大大提高了实验结果的精确性；另一方面，本装置采用装配式设计，整体分为剪切盒、剪切轨道以及竖向加载装置三部分，每部分又可进一步拆分，达到了装配简易，运输便捷的目的。

技术领域

本发明涉及岩土体剪切试验技术领域，具体涉及一种装配式岩土体边坡原位直剪试验装置及方法。

背景技术

岩土体抵抗剪切破坏的极限强度是衡量边坡稳定性的重要指标，通常用抗剪强度值来表示。根据摩尔-库仑强度理论，在破裂面上，法向应力σ与抗剪强度τ_f之间存在着函数关系τ_f＝f(σ)，同时在一定应力范围内，抗剪强度可用线性函数近似表示，其中粘聚力c与摩擦角为抗剪强度指标。

目前常通过室内直剪试验或原位直剪试验测定抗剪强度，但由于受到试块的尺寸等因素的影响，室内试验结果常不够准确，而原位直剪试验试样尺寸大且对土体结构、密度、湿度等因素扰动小，其结果更具有可信度。

现有技术中，存在一些用于边坡岩土抗剪测试的实验装置，如申请号为201810447510.1的中国专利公开了一种边坡立体剪切试验装置，包括底座，底座上固定有试样中间夹紧装置，底座上对应试样两端夹紧装置设置有与试样形状匹配的大U形套，大U形套内侧壁上嵌设有滚珠，大U形套两侧配置有推顶装置，所述大U形套上方配置有加压装置，加压装置固定在支架上，支架固定于底座上。本发明中加压装置相对大U形套施加压力，而大U形套内设置有滚珠，滚珠能够使大U形套对试样的施压更加均匀，从而更加精准地模拟边坡受压环境。该剪切实验装置虽然有利于提高对试样施压的均匀性，但仍存在如下弊端：1、只能运用在平地上而无法直接在坡面上使用，且无法保证单一的剪切方向，也无法实现竖向加载，因此无法有效模拟土体实际受剪过程，所得的抗剪强度值不够准确；2、为整体式结构，再者，为尽可能提高实验数据的准确性，试验装置往往存在体积大、难运送、操作繁琐等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可直接用于边坡土体的抗剪测试的装配式岩土体边坡原位直剪试验装置及方法，以解决现有原位直剪仪存在的体积大,运输困难,无法精确模拟实际剪切导致的试验结果不准确的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种装配式岩土体边坡原位直剪试验装置，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。