[发明专利]一种监测水平加速度的土体高频振动直剪仪及其使用方法

权利要求书

1.一种监测水平加速度的土体高频振动直剪仪，其特征在于，包括支撑架、杠杆、激振器、水平荷载传感器、垂直荷载传感器、上剪切盒、下剪切盒、位移传感器、步进电机和加速度计，所述激振器、水平荷载传感器、下剪切盒和步进电机均位于支撑架上，所述杠杆位于支撑架的下方，所述上剪切盒位于下剪切盒的上方，所述垂直荷载传感器位于上剪切盒的上方，所述加速度计设置在上剪切盒上，所述位移传感器连接在支撑架上，所述步进电机与下剪切盒连接，所述上剪切盒和激振器分别与水平荷载传感器连接，所述激振器用以施加机械振动力，所述位移传感器用以测量土体试样的固结位移量和振动过程中土体试样的轴向变形，所述加速度计用以精确监测土体试样受到的水平加速度，所述激振器通过传力杆与水平荷载传感器的一端连接，所述上剪切盒通过螺纹接头和第一螺柱与水平荷载传感器的另一端连接，所述上剪切盒与第一螺柱的一端连接，所述第一螺柱的另一端和水平荷载传感器的另一端均与螺纹接头连接；所述垂直荷载传感器的上端通过金属球连接一框架，在所述框架的上方放置位移传感器，所述杠杆垂直穿过框架的下端，所述杠杆的右侧挂有砝码，所述杠杆的左侧配有平衡锤；所述砝码产生一个垂直向下的重力，该重力经杠杆和框架传递到垂直荷载传感器后转换为对土体试样施加的垂向压力。

2.如权利要求1所述的监测水平加速度的土体高频振动直剪仪，其特征在于，所述激振器产生的机械振动力经传力杆传送至水平荷载传感器，然后经水平荷载传感器传送至上剪切盒。

3.如权利要求1所述的监测水平加速度的土体高频振动直剪仪，其特征在于，所述步进电机通过第二螺柱与下剪切盒连接，所述步进电机通过第一螺栓固定连接在支撑架上。

4.如权利要求1所述的监测水平加速度的土体高频振动直剪仪，其特征在于，所述水平荷载传感器与激振器之间设有导向支撑装置，所述导向支撑装置水平穿过水平荷载传感器的一端，所述激振器与支撑架之间设有一底座，所述底座通过第二螺栓固定在支撑架上。

5.如权利要求1所述的监测水平加速度的土体高频振动直剪仪，其特征在于，所述下剪切盒上设有排水孔，所述下剪切盒的下端连接有第一导轨，所述支撑架上固定有第二导轨，所述第一导轨与第二导轨相接触，所述第一导轨为水平滚珠导轨，所述上剪切盒和下剪切盒上均开有小孔，所述位移传感器为垂直LVDT位移传感器。

6.一种权利要求1-5任一项所述的监测水平加速度的土体高频振动直剪仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101，获取土体试样，称量土体试样的重量，然后计算土体试样的体积和密度；

S102，将土体试样推入上剪切盒和下剪切盒中，装载砝码，使土体试样在一定的垂直压力下进行固结；

S103，利用步进电机进行振动剪切试验；

S104，启动激振器，控制步进电机继续进行振动剪切试验；

S105，当振动剪切试验过程中的水平剪切位移达到一定值时关闭步进电机；

S106，重置砝码的重量，重复步骤S102-S105，根据土体试样的振动应力和剪切应变绘制振动应力-应变曲线；

S107，根据振动应力-应变曲线可以得到土体试样的峰值强度，利用不同土体试样在不同固结压力条件下的峰值强度绘制摩尔-库伦强度包络线，获取土体试样的振动抗剪强度指标。

7.如权利要求6所述的监测水平加速度的土体高频振动直剪仪的使用方法，其特征在于，步骤S103中，振动剪切试验采用应变控制的方式或采用应力控制的方式；步骤S105中，水平剪切位移达到6mm时关闭步进电机。