[发明专利]岩土体分级卸载的直剪峰值与残余强度试验装置及方法

权利要求书

1.一种岩土体分级卸载的直剪峰值与残余强度试验装置，其特征在于，所述装置包括：

剪切盒，由底层盒体和叠层设置在所述底层盒体上的多个上层盒体构成，相邻的两个上层盒体或底层盒体与相邻的上层盒体之间通过紧固件可拆卸连接；所述剪切盒顶端具有开口、且其内具有用于容置待测土试样的柱状空腔；

水平加载模块，连接在任一个上层盒体的外侧壁上，用于向所述上层盒体施加水平方向的作用力；

垂直加卸载模块，设置在所述剪切盒的顶端开口处，用于向所述待测土试样施加竖直方向的作用力；

第一固定模块，连接在与所述水平加载模块相对侧的底层盒体的外侧壁上，用于固定并支撑所述剪切盒。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二固定模块，连接在与所述第一固定模块相对侧的底层盒体的外侧壁上，用于固定并支撑所述剪切盒。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底层盒体为有底无盖的盒体结构；所述上层盒体为无盖无底且与所述底层盒体尺寸适配的盒体结构。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述垂直加卸载模块包括施力单元、加压活塞和传力钢珠；

所述加压活塞设置在所述剪切盒的顶端开口处，所述传力钢珠设置在所述加压活塞远离所述待测土试样一侧的表面中心处；所述施力单元通过所述传力钢珠向所述加压活塞施加竖直方向的作用力。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

透水模块，设置在所述剪切盒的内侧，用于吸附所述待测土试样受挤压后排出的水分。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紧固件为活动螺栓。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一固定模块和/或所述第二固定模块为量力钢环；所述量力钢环的一端与所述底层盒体的外侧壁连接，另一端与固定平台连接。

8.一种应用权利要求1至7中任一项所述的岩土体分级卸载的直剪峰值与残余强度试验装置的试验方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、切取原状待测土试样，并将其置于剪切盒内；

S2、拆卸掉所述剪切盒顶部两层盒体之间的紧固件，以使所述两层盒体之间无连接；其余层盒体之间通过紧固件连接；

S3、还原所述待测土试样至真实应力状态后，控制所述垂直加卸载模块向所述待测土试样加载分级卸荷状态下的不同垂直压力，并控制所述水平加载模块向所述两层盒体中的上一层盒体施加剪切力，以使试验以预设剪切速率进行剪切，直至剪破；

S4、拆卸掉所述剪切盒下一相邻的两层盒体之间的紧固件，并将其余层盒体之间通过紧固件连接；

S5、重复执行步骤S3至S4，直到所述剪切盒中底层盒体与相邻的上层盒体之间的待测土试样的剪切试验完成为止。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述S1之后，所述方法还包括：

S6、控制垂直加卸载模块向所述待测土试样加载垂直压力，使所述待测土试样在原始赋存应力状态下进行排水固结；

在所述S5之后，所述方法还包括：

S7、根据不同垂直压力及其对应的剪切力，利用库伦强度理论获取不同卸荷状态下的待测土试样的抗剪强度指标。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述S3之后，所述方法还包括：

S8、控制所述水平加载模块向所述两层盒体中的上一层盒体施加反向剪切力，以使试验以预设剪切速率进行剪切，直至剪破，测得所述待测土试样的残余强度。