[发明专利]一种多功能大尺寸剪切试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于，该装置包括剪切盒机构、加载机构和数据采集机构；

所述剪切盒机构包括外盒、承载座、支撑座、内盒、加载板和插板；所述加载机构包括内盒定位板、反力架、第一伺服电机、第二伺服电机和滚珠轴排；所述数据采集机构包括电脑、水平压力传感器、竖直压力传感器、水平位移计、竖直位移计、土压力计和孔隙水压力计；

所述内盒为无底无顶的盒体，其四壁均开有通孔，两个正对的侧壁外侧均设有贴合钢板，且贴合钢板的底面与内盒的底端的距离为s；外盒内部由下至上依次放置有承载座、支撑座、内盒和加载板；试样放置于内盒内部，加载板放置于试样顶部，不与内盒接触；

所述支撑座由水平钢板和竖向钢板组成；水平钢板的两侧各自设置有两个竖向钢板；同一侧的两个竖向钢板的相对一侧沿厚度方向均设有竖直凹槽；插板能够插入竖直凹槽中，从而将同一侧的竖向钢板连接成一个整体；每个竖向钢板的顶部内侧均挖去一块高度为h的矩形块，形成台阶状结构；台阶状结构的外侧顶部与贴合钢板的底面接触；台阶状结构的内侧顶部与内盒的底部不接触，两者之间的间距为d；

外盒通过滚珠轴排放置于反力架底部的上表面；内盒定位板的一侧与内盒可拆卸连接，另一侧固定于反力架上；所述第一伺服电机竖直安装于反力架顶部的下表面，其压头能够与加载板接触，通过第一伺服电机施加竖直压应力于加载板上；第一伺服电机的压头上设置有竖直压力传感器和竖直位移计，竖直压力传感器和竖直位移计分别用于测量竖直应力和竖直位移；所述第二伺服电机水平安装于反力架一侧部的内表面，其压头能够与外盒接触，通过第二伺服电机施加水平剪切应力于外盒外侧；第二伺服电机的压头上设置有水平压力传感器和水平位移计；水平压力传感器和水平位移计分别用于测量水平应力和水平位移；

试验前，在剪切面附近埋设土压力计和孔隙水压力计，用于记录剪切试验过程中的土压力值和孔隙水压力值；电脑分别与水平压力传感器、竖直压力传感器、水平位移计、竖直位移计、土压力计和孔隙水压力计连接。

2.根据权利要求1所述的多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于，d＝h-s，1cm≤d≤1.5cm。

3.根据权利要求1所述的多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于，内盒定位板的一侧设置有触角，触角与内盒的通孔可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于，所述外盒是由五块钢板焊接或者螺丝紧固而成的有底无顶的长方体盒，顶部设有吊环。

5.根据权利要求1所述的多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于所述内盒是由四块钢板组成的空心箱体，每块钢板均开设3排×3列直径为5mm的通孔，用于外盒中的水通过通孔流入内盒中。

6.根据权利要求1所述的多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于，所述内盒定位板采用倒U型弧板，用于顶住内盒，防止内盒在剪切过程中移动。

7.根据权利要求1所述的多功能大尺寸剪切试验装置，其特征在于，所述水平钢板上设置有吊环。