[发明专利]用于模拟桩岩界面剪切试验装置、试样模具及试验方法

权利要求书

1.一种用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，包括：

下剪切盒，具有向上开口的内腔，所述下剪切盒的内腔用于放置剪切试样的下盘，所述剪切试样的上盘和下盘呈一体成型设置；

水平加压装置，驱动所述下剪切盒沿左右向活动，进而对所述剪切试样的下盘施加沿左右向的剪切力；

上剪切盒，具有向下开口的内腔，所述上剪切盒的内腔用于放置所述剪切试样的上盘，所述上剪切盒通过所述剪切试样固定于所述下剪切盒上方；

法向刚度控制盒，呈向下开口设置，套设于所述上剪切盒外围；

弹性件，安装于所述上剪切盒顶部与所述法向刚度控制盒之间，所述弹性件用于支撑所述法向刚度控制盒；

法向加压装置，驱动所述法向刚度控制盒向下活动，从而挤压所述上剪切盒，进而对所述剪切试样的上盘施加向下的压力；

竖向位移传感器，固定于所述上剪切盒顶部，用于测量剪切过程中所述上盘的竖向位移；

水平位移传感器，固定于所述下剪切盒，用于测量剪切过程中所述下盘的水平剪切位移；

位移量测系统，用于采集所述竖向位移和所述水平剪切位移。

2.如权利要求1所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，所述法向刚度控制盒内侧壁设有竖向凸筋，所述上剪切盒外侧壁与所述竖向凸筋对应的位置设有竖向凹槽，所述竖向凸筋与所述竖向凹槽配合，以限制所述上剪切盒与所述法向刚度控制盒在前后方向上的相对位移。

3.如权利要求1所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，还包括下剪切盒支架，所述下剪切盒支架安装于所述底板上，具有向上开口的内腔，所述下剪切盒支架的内腔用于安装所述下剪切盒，所述下剪切盒支架活动安装于所述框架上，具有沿左右向的活动行程。

4.如权利要求3所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，所述下剪切盒支架侧壁贯设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔用于与第二螺接件配合，以将所述下剪切盒固定于所述下剪切盒支架内。

5.如权利要求3所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，还包括框架，所述框架包括底板和自所述底板左右两端向上延伸的边框，所述边框贯设有沿左右向延伸的第一螺纹孔，所述第一螺纹孔用于与第一螺接件配合，以在左右向对所述法向刚度控制盒进行限位。

6.如权利要求5所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，所述底板上侧壁设有沿左右向的横向凸筋，所述下剪切盒支架底部与所述横向凸筋对应的位置设有沿左右向延伸的横向凹槽，所述横向凸筋与所述横向凹槽配合，以限制所述下剪切盒支架在前后方向上的位移。

7.如权利要求1所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置，其特征在于，所述上剪切盒在左右向的长度比所述下剪切盒在左右向的长度大；和/或，

所述弹性件为弹簧，所述弹簧的上端固定于所述法向刚度控制盒内侧壁，下端用于与所述上剪切盒相抵接；和/或，

所述上剪切盒包括上挡板、自所述上挡板左右两端向下延伸的两个上侧板以及两个亚克力板，所述上挡板的前端和后端分别设有沿左右向延伸的横向卡槽，所述两个亚克力板分别安装于所述横向卡槽内；和/或，

所述下剪切盒包括下挡板、自所述下挡板左右两端向上延伸的两个下侧板以及两个亚克力板，所述下挡板的前端和后端分别设有沿左右向延伸的横向卡槽，所述两个亚克力板分别安装于所述横向卡槽内。

8.一种试样模具，其特征在于，包括模具底板、模具侧板和不规则界面挡板，所述模具侧板可拆卸安装于所述模具底板周缘，以形成一侧开口的内腔，所述不规则界面挡板设于所述内腔内，以将所述内腔分隔为上腔和下腔，所述上腔用于制作上盘，所述下腔用于制作下盘。

9.如权利要求8所述的试样模具，其特征在于，位于所述模具底板左右端的所述模具侧板呈向内弯折的台阶状设置，以使所述下盘在左右向的长度小于所述上盘在左右向的长度。

10.一种试验方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的用于模拟桩岩界面剪切试验装置和如权利要求8所述的试样模具，具体步骤包括：

S1将塑料薄膜铺满所述试样模具的上腔腔底和腔壁，在薄膜上涂抹润滑油，向模具上腔中浇筑制作料浆，利用振捣锤锤击振捣，以排出试样中的气泡，放置于常温环境中养护以得到上盘试样；

S2直到所述上盘试样的强度达到阈值，将所述不规则界面挡板取下，将塑料薄膜铺满所述试样模具的下腔腔底和腔壁，在薄膜上涂抹润滑油，向模具下腔中浇筑制作料浆，利用振捣锤锤击振捣，以排出试样中的气泡，放置于常温环境中养护以得到下盘试样，直到所述下盘试样的强度达到阈值；

S3根据嵌岩桩性质选择所述弹性件，将所述弹性件安装至所述上剪切盒上部与所述法向刚度控制盒之间；

S4将所述剪切试样的上盘安装于所述上剪切盒中，将所述剪切试样的下盘安装于所述下剪切盒中，将所述下剪切盒安装于所述下剪切盒支架内，将所述法向刚度控制盒套设于所述上剪切盒外，将所述法向刚度控制盒固定于所述弹性件与所述上剪切盒接触、且未发生弹性形变的位置；

S5通过所述法向加压装置对所述法向刚度控制盒向下施加法向压力，待所述法向压力达到预设值时保持不变，通过所述水平加压装置对所述下剪切盒支架施加水平剪切力，利用所述位移量测系统采集所述竖向位移传感器测量的竖向位移和所述水平位移传感器测量的水平剪切位移。