[发明专利]一种土钉拉拔界面剪切试验装置及剪切试验方法

权利要求书

1. 一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 包括装置架、土钉拉拔试验箱、竖向施压机构和横向施压机构，所述装置架包括两侧的立柱、设于两侧立柱之间的上横梁以及设于两侧立柱之间的下横架，土钉拉拔试验箱设于下横架上，包括用于填充试验土层的箱体、设于箱体顶部的输气管以及设于箱体底部的排水管，所述箱体包括箱体顶盖和与箱体顶盖插接密封配合的下箱体,下箱体的两侧壁上分别设置测试导线孔和液压管穿孔,所述竖向施压机构固定在上横梁上,所述竖向施压机构的施力端穿过所述箱体顶盖进入箱体中,固定在装置架的横梁上并且施力端贯入箱体，所述横向施压机构设于所述箱体内，用于在试验时设于箱体内的试验土层中，所述横向施压机构包括左侧加载架板、右侧加载架板、中间加载架板、固设于左侧加载架板内侧的左端套管、固设于中间加载架板右侧的右端套管、固设在右侧加载架板左侧的第一液压推杆以及穿设固定在左、中、右加载架板上的至少两个连接杆，使得土钉的两端分别插接在左端套管和右端套管中，土钉为筒状，内部固定一个用于与第一液压推杆顶压配合的挡板或者在土钉的侧面和第一液压推杆的推杆上径向设置插孔，通过销钉插接。

2.根据权利要求1所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于:所述下箱体包括筒状连接体和箱体底座，所述箱体顶盖与筒状连接体上端以及所述箱体底座与筒状连接体下端均采用阶梯槽插接咬合配合，所述箱体顶盖、所述筒状连接体以及箱体底座的外侧面上均设置固定耳板，螺栓穿过对应的各组固定耳板实现所述箱体顶盖与筒状连接体以及所述箱体底座与筒状连接体的固定。

3. 根据权利要求2所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 所述箱体顶盖与筒状连接体之间以及所述箱体底座与筒状连接体之间均设置Z形或者凸字形密封圈。

4. 根据权利要求3所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 所述竖向施压机构包括至少两个竖向布置的第二液压推杆，所述第二液压推杆的施力端具有半球状的加载球槽。

5.根据权利要求4所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于:所述箱体底座设有多个支撑柱，支撑柱上设置嵌有排水陶土板的排水钢板，排水陶土板下具有多个排水孔，所述箱体内还设有透水石板以及加载盖板，加载盖板上具有透气小孔以及与加载球槽配合的传力球头。

6. 根据权利要求5所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 所述右侧加载架板的左侧面上具有供右端套管插入搭接的环槽。

7.根据权利要求6所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于:所述箱体顶盖上具有至少两个吊环。

8.根据权利要求7所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于:所述箱体底座的下表面固设滑块，所述滑块具有截面为倒梯形的滑槽，所述下横架上设置与滑槽滑动配合的滑轨。

9.利用权利要求1-8任意一项所述的土钉拉拔界面剪切试验装置进行剪切试验的方法，其特征在于包括以下步骤:

1)首先在土钉拉拔试验箱底部放置具有排水功能的排水钢板，钢板与箱体之间密封，然后向拉拔箱内填充部分试验土层；

2)将步骤1）中的部分试验土层压实后，在箱体内放置安装了土钉的横向施压机构，接下来填充剩余试验土层，边填边压实，然后放置透水石板与含有透气小孔的加载盖板，然后将箱体顶盖盖合封闭；

3)接着根据试验要求的地应力水平，通过竖向试压机构施加竖向荷载，变形稳定后，打开箱体顶盖上的输气管并根据试验要求控制基质吸力，即通过输气管向箱体内充入某一恒定气压的气体，气体透过加载盖板上的透气小孔并通过透水石板均匀进入试验土层，同时打开拉拔箱底部的排水管排水，排水管连接在装有少量水并且带有刻度的玻璃容器当中，观察排出水的体积变化，当排出水体积不在发生变化时，说明试验土层中产生的与充入气压相关的吸力达到稳定；

4)最后启动横向施压机构的液压推杆推顶土钉，待土钉与试验土层之间剪切位移达到试验要求时，停止拉拔并结束试验，整个实验过程拉拔箱密封。

10.根据权利要求9所述剪切试验的方法，其特征在于：步骤4）中，待试验完成，吊装机构通过吊环将盖板吊起，箱体通过滑轨滑槽的配合向外推出以供拆装。