[发明专利]一种套叠式多功能剪切试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种套叠式多功能剪切试验装置，其特征在于：包括刚性底板、反力架、下剪切盒、上剪切盒、剪切框、传力板、法向作用装置、水平向作用装置和数据采集器，反力架固定设置在刚性底板上，反力架内的刚性底板上自下而上依次设置下剪切盒、剪切框和上剪切盒，剪切框位于下剪切盒和上剪切盒之间，剪切框的底端支撑于刚性底板上；上剪切盒剪切方向的两端水平约束于反力架上，上剪切盒土样表面放置传力板，传力板顶部设置法向加载装置，法向加载装置上连接法向压力传感器；剪切框的一侧连接施加水平荷载的剪切传动装置，剪切传动装置与剪切框之间连接有拉力传感，剪切框上还连接有水平位移传感器；法向压力传感器、水平位移传感器和拉力传感器与数据采集器电连，数据采集器和剪切传动装置的电动机与计算机电连；

下剪切盒两侧的刚性底板上各开设有安装槽，可拆卸挡板的下端位于该安装槽中，可拆卸挡板的上端可拆卸式固连在下剪切盒两侧，可拆卸挡板能将下剪切盒与刚性底板固连在一起；剪切框的下表面连接有与剪切方向平行的轨道，下剪切盒顶面边缘沿剪切方向开设有轨道，剪切框下表面的轨道位于下剪切盒顶面的轨道中；

下剪切盒剪切方向的两侧板上均连接有挡板，挡板位于下剪切盒顶面轨道的两端，每个轨道两端均设有一个挡板，挡板能够相对下剪切盒转动，当向上转动至竖直状态时，挡板挡在剪切框下表面轨道和下剪切盒顶面轨道的两端，使剪切框在剪切传动装置的作用下，不会相对下剪切盒移动，当向下转动至水平状态时，剪切框在剪切传动装置的作用下会相对下剪切盒移动；

本装置还配套有若干个不同尺寸可无缝嵌套放置的外圆内圆结构的圆柱套筒，若干个不同尺寸的外圆内方结构的圆柱套筒，以及若干个与圆柱套筒配套的传力板，外圆内方结构的圆柱套筒能够嵌套至外圆内圆结构的圆柱套筒中，圆柱套筒为空心且有厚度的柱体套筒结构，圆柱套筒放置在下剪切盒和上剪切盒内，位于下剪切盒的圆柱套筒高度与下剪切盒高度相同，位于上剪切盒的圆柱套筒高度和上剪切盒高度相同。

2.根据权利要求1所述的一种套叠式多功能剪切试验装置，其特征在于：下剪切盒底面边缘沿剪切方向开设有轨道，位于下剪切盒底面的刚性底板的相应位置开设有轨道，刚性底板的轨道平行于剪切方向，在刚性底板的轨道和下剪切盒底面轨道中设置滚珠D将下剪切盒置于刚性底板之上。

3.根据权利要求2所述的一种套叠式多功能剪切试验装置，其特征在于：剪切框与刚性底板接触处安装有滚轮A，滚轮A位于刚性底板的轨道内。

4.根据权利要求1所述的一种套叠式多功能剪切试验装置，其特征在于：土工膜试样通过试样夹具固定在剪切框的四周，其中试样夹具的上表面开设有与剪切方向平行的轨道，在下剪切盒顶面的轨道和剪切框下表面的轨道中设置滚珠B将剪切框置于下剪切盒之上；

上剪切盒底面边缘沿剪切方向开设有轨道，通过在上剪切盒底面轨道和试样夹具上表面的轨道内设置滚珠C，将上剪切盒置于剪切框之上；所述下剪切盒底面边缘沿剪切方向开设有轨道，通过在刚性底板的轨道和下剪切盒底面轨道中设置滚珠D将下剪切盒置于刚性底板之上。

5.根据权利要求1所述的一种套叠式多功能剪切试验装置，其特征在于：上剪切盒沿剪切方向的两端通过侧向滚轮、挡板和侧向连接杆水平约束于反力架上。

6.基于权利要求1所述一种套叠式多功能剪切试验装置进行土样直剪试验的方法，其特征在于：剪切框中不安装土工膜，下剪切盒与刚性底板之间不安装可拆卸挡板，将挡板旋转至竖直方向，使剪切框和下剪切盒之间相对静止，下剪切盒和刚性底板之间自由移动，在上、下剪切盒中填充土样，开启电动机牵引剪切框产生位移，下剪切盒和剪切框共同在刚性底板上沿剪切方向移动，使得下剪切盒内的土样和上剪切盒内的土样发生相对移动，产生剪切。