[发明专利]一种基于卸载作用的直剪试验装置及试验方法

说明书

本发明属于变形体力学测试技术领域，具体涉及一种基于卸载作用的直剪试验装置及试验方法。本发明包括剪切盒、顶板、气囊、传压垫、固定装置、吸水机构、进气管和移动机构；剪切盒由上盒和下盒构成，上盒是无盖、无底的矩形框结构，下盒是无盖的矩形盒状结构，上盒连接在下盒上；顶板连接在上盒上部；气囊、传压垫和吸水机构从上至下依次设置在顶板下方；固定装置固定连接在上盒外侧壁上；气囊与穿过上盒侧壁的进气管连通；剪切盒放置在移动机构上。本发明的法向力由气囊提供，施压更加均匀。本设备考虑了卸载条件下的直剪，卸载也通过气囊实现，可做使卸载更加平顺，而非瞬时卸载，更符合工程实际。

技术领域

本发明属于变形体力学测试技术领域，具体涉及一种基于虑卸载作用的直剪试验装置及试验方法。

背景技术

基坑工程涉及土体开挖卸荷，基坑附近土体中应力水平减少，土体的强度受卸载作用影响很大，土体的工程性质与加载状态有明显的差异。目前的基坑支护设计很少考虑这一本质问题，设计所需的强度参数多采用仅考虑加载作用的普通直剪试验由进行计算，从而造成较大的误差，使得设计人员难以把握工程的安全度。基坑工程开挖的关键就是卸载，因此必须寻找适合卸载问题的试验装置及方法。

现有的考虑卸载条件土体强度参数的测量方法主要有两种：常规直剪试验和应力路径三轴仪。常规直剪试验采用取砝码方式完成卸载，该方法虽操作简便，但无法精确控制卸载过程。应力路径三轴仪可获取卸载条件下的土体强度参数，但仪器精密不易操作，试验耗时长。现有的土力学试验方法不能满足快速、方便的获取卸载作用下土样抗剪强度参数的要求。

发明内容

本发明提供了一种基于卸载作用的直剪试验装置及试验方法，目的在于提供一种通过卸载条件下的快速、精确且更符合工程实际的直剪试验装置及试验方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于卸载作用的直剪试验装置，包括剪切盒、顶板、气囊、传压垫、固定装置、吸水机构、进气管、水平加压机构和移动机构；所述的剪切盒由上盒和下盒构成中空盒体，上盒连接在下盒上；所述顶板连接在上盒上部；所述气囊、传压垫和吸水机构从上至下依次设置在顶板下方；所述固定装置固定连接在上盒外侧壁上；所述气囊与穿过上盒侧壁的进气管连通；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分别位于剪切盒两相对侧。

所述的上盒侧壁上端面上设置有限位槽，所述顶板下底面外沿设置有与限位槽匹配的凸起。

还包括气压表和气压阀；所述的气压表和气压阀设置在剪切盒外且与进气管连接。

所述的吸水机构为透水石；所述的透水石设置有两块，其中一块透水石设置在下盒内的底面上，另一块透水石设置传压垫下方。

所述的透水石形状与剪切盒内腔匹配。

所述的移动机构包括移动台和滚轮；所述的移动台的上表面设置有由于放置剪切盒的置物槽；所述的滚轮固定连接在移动台下底面。

所述的水平加压机构包括压力驱动装置、位移传感器和测力计；所述的压力驱动装置通过驱动杆连接在移动台侧壁上，且压力驱动装置与固定装置分别位于剪切盒的相对两侧；所述的测力计设置在置物槽内侧壁上，且测力计与固定装置分居剪切盒的两相对侧；所述的位移传感器与压力驱动装置分设在移动台的两相对侧。

所述的气囊的横截面形状与上盒内腔形状匹配且与上盒内侧壁贴合。

一种基于卸载作用的直剪试验装置的试验方法，包括如下步骤：

步骤一：按工程需要制取多份同类土样；