[发明专利]土体拉伸剪切耦合试验装置及土体拉伸剪切耦合试验方法

说明书

本发明提供了一种土体拉伸剪切耦合试验装置及土体拉伸剪切耦合试验方法，属于边坡强度研究技术领域，土体拉伸剪切耦合试验装置包括反力框架，具有相对的顶板、底板和两个相对立的侧板；轴向拉力组件，与顶板配合设置；径向剪力组件，与其中之一侧板配合设置；径向围压组件，与其中之另一侧板配合设置，径向围压组件和径向剪力组件在竖直方向上错开分布，且在水平方向上位于相反的两侧，径向剪力组件和径向围压组件围合形成包裹腔；以及制土组件，包括与轴向拉力组件可拆卸连接的上配接套筒，至少两个与上配接套筒可拆卸连接的瓣式侧活动板，可分离设于瓣式侧活动板内侧的橡胶膜，以及与瓣式侧活动板可拆卸连接的下配接套筒。

技术领域

本发明属于边坡强度研究技术领域，更具体地说，是涉及一种土体拉伸剪切耦合试验装置及土体拉伸剪切耦合试验方法。

背景技术

地震诱发边坡失稳分析的理论基础即为土体的强度理论，随着对地震诱发边坡失稳破坏认识的逐渐加身，地震作用下边坡体内部土体所处的拉伸-剪切耦合应力状态已经达成共识，要想完善边坡稳定性分析理论，必须开展土体拉伸-剪切耦合强度的分析和研究工作。然而，土体拉伸-剪切耦合强度理论的研究仍然处于摸索阶段。目前，对于土体拉剪耦合的研究大多从数学概念上进行，通过假定土体强度包线满足某种数学曲线关系式，进而近似地得到土体拉剪耦合强度包线，但是，采用数学方法得到的土体拉剪强度包线并不具有实际物理意义，因此，若想明确土体拉剪耦合强度，必须开展土体拉剪耦合试验。

然而，目前对于土体拉剪耦合试验的研究进展几乎为零，主要原因是：一方面，土体属于散体材料，土体拉伸试验很难展开，土体既拉又剪的耦合应力状态更不易实现；另一方面，土体拉剪耦合强度相对于压剪耦合强度较小，拉剪导致的土样破坏不太显著。因此，研发土体拉伸-剪切耦合试验仪对于研究土体拉剪耦合强度，进而分析地震作用下边坡的稳定性具有十分重要的意义。

但是，目前的研究阶段主要有平卧式设计的土体拉伸仪，无法直观地量测土体在拉伸-剪切耦合作用下的强度特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土体拉伸剪切耦合试验装置及土体拉伸剪切耦合试验方法，旨在解决平卧式设计的土体拉伸仪，无法直观地量测土体在拉伸-剪切耦合作用下的强度特征的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一方面，本发明提供一种土体拉伸剪切耦合试验装置，包括：反力框架，具有相对的顶板、底板和两个相对立的侧板；轴向拉力组件，与所述顶板配合设置；径向剪力组件，与其中之一所述侧板配合设置；径向围压组件，与其中之另一所述侧板配合设置，所述径向围压组件和所述径向剪力组件在竖直方向上错开分布，且在水平方向上位于相反的两侧，所述径向剪力组件和所述径向围压组件围合形成包裹腔；以及制土组件，包括与所述轴向拉力组件可拆卸连接的上配接套筒，至少两个与所述上配接套筒可拆卸连接的瓣式侧活动板，可分离设于所述瓣式侧活动板内侧的橡胶膜，以及与所述瓣式侧活动板可拆卸连接的下配接套筒；其中，至少两个所述瓣式侧活动板围合成周向衔接的活动套筒，每个所述瓣式侧活动板均开设有对位孔，相邻的所述瓣式侧活动板在对应的对位孔中可拆卸地配合有对位插销，所述下配接套筒可拆卸连接于所述底板；

在制作土体试样时，所述制土组件从所述轴向拉力组件和所述底板中拆卸至独立状态，通过所述上配接套筒、所述瓣式侧活动板、所述橡胶膜和所述下配接套筒构成土体试样的成型腔；

在拉伸剪切试验时，所述制土组件通过所述上配接套筒、所述下配接套筒安装至所述轴向拉力组件和所述底板之间，并拆除所述瓣式侧活动板，且所述土体试样收容于所述包裹腔内，通过所述轴向拉力组件施加轴向拉力，通过所述径向剪力组件施加径向剪力。

在一种可能的实现方式中，所述上配接套筒、所述下配接套筒和所述瓣式侧活动板共同围合形成两头粗、中间细的沙漏状成型腔。