[发明专利]一种基于卸载作用的直剪试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：包括剪切盒、顶板(5)、气囊(6)、传压垫(7)、固定装置(9)、吸水机构、进气管(19)、水平加压机构和移动机构；所述的剪切盒由上盒(8)和下盒(10)构成中空盒体，上盒(8)连接在下盒(10)上；所述顶板(5)连接在上盒(8)上部；所述气囊(6)、传压垫(7)和吸水机构从上至下依次设置在顶板(5)下方；所述固定装置(9)固定连接在上盒(8)外侧壁上；所述气囊(6)与穿过上盒(8)侧壁的进气管(19)连通；所述剪切盒放置在移动机构上；所述水平加压机构水平连接在移动机构侧壁上，水平加压机构与固定装置(9)分别设置在剪切盒两相对侧。

2.如权利要求1所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：所述的上盒(8)侧壁上端面上设置有限位槽(4)，所述顶板(5)下底面外沿设置有与限位槽(4)匹配的凸起。

3.如权利要求1所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：还包括气压表(1)和气压阀(2)；所述的气压表(1)和气压阀(2)设置在剪切盒外且与进气管(19)连接。

4.如权利要求1所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：所述的吸水机构为透水石(11)；所述的透水石(11)设置有两块，其中一块透水石(11)设置在下盒(10)内的底面上，另一块透水石(11)设置传压垫(7)下方。

5.如权利要求4所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：所述的透水石(11)形状与剪切盒内腔匹配。

6.如权利要求1所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：所述的移动机构包括移动台(12)和滚轮(14)；所述的移动台(12)的上表面设置有由于放置剪切盒的置物槽；所述的滚轮(14)固定连接在移动台(12)下底面。

7.如权利要求1所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：所述的水平加压机构包括压力驱动装置(15)、位移传感器(13)和测力计(16)；所述的压力驱动装置(15)通过驱动杆(18)连接在移动台(12)侧壁上，且压力驱动装置(15)与固定装置(9)分设于剪切盒的相对两侧；所述的测力计(16)设置在置物槽内侧壁上，且测力计(16)与固定装置(9)分别位于剪切盒的两相对侧；所述的位移传感器(13)与压力驱动装置(15)分设在移动台(12)的两相对侧。

8.如权利要求1所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置，其特征在于：所述的气囊(6)的横截面形状与上盒(8)内腔形状匹配且与上盒(8)内侧壁贴合。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按工程需要制取多份同类土样(17)；

步骤二：将上盒(8)放置在下盒(10)上，将剪切盒整体放置在移动台(12)的限位槽(4)内，并将上盒(8)通过固定装置(9)与外部固定体固定；在下盒(10)内的底面上放置透水石(11)，然后将步骤一选取的一份土样(17)放置在剪切盒内，再将另一块透水石(11)放置在土样(17)上，另一块透水石(11)上放置传压垫(7)，随后将顶板安装在上盒(8)的限位槽(4)内并固定；

步骤三：通过外设加压装置对气囊(6)进行加压，直到压力达到预设高压值；

步骤四：对移动台沿水平方向施加预设水平剪力，并记录相应的测力计读数和位移传感器读数；

步骤五：重复步骤一至步骤四，再进行四次试验，且每次试验将气囊(6)的压力按照预设卸压值直接从预设高压值卸压后，进行水平剪力加载，共得到多组试验数据；

步骤六：将步骤五获得的多组试验数据，结合库伦强度理论得到抗剪强度中粘聚力c和摩擦角φ关系；

步骤七：通过步骤六得到的粘聚力c和摩擦角φ关系，确定土样(17)抵抗剪切破坏的抵抗能力。

10.如权利要求9所述的一种基于卸载作用的直剪试验装置的试验方法，其特征在于：所述的步骤一中制取五份同类土样(17)；步骤三中压力预设高压值为300kPa；所述的步骤五中四次试验对气囊(6)卸压的值分别为50kPa、100kPa、150kPa、200kPa。