[发明专利]一种多功能大尺寸剪切试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种多功能大尺寸剪切试验装置及其试验方法。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。本发明可进行不同竖直应力加载条件下考虑岩块粗糙度、土体级配、含石量、含水率等岩土体的剪切强度特征，可研究干湿循环下岩土体剪切强度的劣化规律以及岩土体的剪切蠕变特性等，能适用于土木工程或地质工程中遇到的不同岩土材料在不同因素下的大尺度室内剪切试验。

技术领域

本发明涉及岩土工程及地质工程测试领域，具体是一种多功能大尺寸剪切试验装置及其试验方法。

背景技术

滑坡是一种常见且严重的地质灾害现象，给人民生命财产带来了重大威胁和损失。切实有效的边坡稳定性分析可为防止滑坡产生重大灾害提供强有力的理论支撑，而边坡稳定性分析涉及岩土体强度参数的正确获取。一般而言，原位试验是正确获取各类岩土体的强度参数的不二选择。但实际上，由于受到人力、物力以及财力的限制，大量广泛的开展各类原位试验显得不切实际，因此小尺寸的室内剪切试验(如直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等)应运而生。虽然这类试验在一定程度上克服了原位试验的试验周期长以及试验耗材多等缺陷，但是由于尺寸效应的影响，使得小尺寸的室内剪切试验结果的正确性无法得到保证。因此，设计一种正确且可行性高的剪切试验仪器，高效获取岩土体的剪切强度参数，为边坡稳定性分析提供可靠的数据，显得尤为重要。

目前的方向是设计多种大尺寸室内剪切试验仪器。如申请号为201410194096.X《一种测试土工合成材料界面抗剪强度特性的多功能斜板仪》，虽然该装置能进行土工合成材料的短期和长期抗剪强度试验，但是该装置无法进行干湿循环下的剪切力学试验。事实上，自然界的岩土体种类繁多，如土、碎石土、碎石和岩体等，此外这类地质材料还不断遭受到降雨或者降雨和库水的双重影响，特别是库区边坡。因此设计一种既能适用于众多岩土材料又能满足干湿循环条件的剪切试验装置势在必行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种多功能大尺寸剪切试验装置及其试验方法。

本发明解决所述装置技术问题的技术方案是，提供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；