[发明专利]一种测试膨胀土干湿循环作用下剪切强度的系统及方法

说明书

本发明公开了一种测试膨胀土干湿循环作用下剪切强度的系统及方法，其技术方案为：包括压力固结装置、调压装置、水体积测量装置，所述调压装置、水体积测量装置分别与压力固结装置相连；其中，压力固结装置包括试样室、安装于试样室顶部的盖板、设于试样室的加载部件，在试样室内完成干湿循环后，所述加载部件及盖板更换为剪切强度测量装置，通过剪切强度测量装置进行剪切强度测试试验。本发明能够将压力固结装置替换为剪切强度测量装置，实现对土样干湿循环作用下常吸力剪切强度的测定，精确测量出干湿循环作用下土体剪切强度的大小，补充膨胀土重要的强度指标。

技术领域

本发明涉及室内土工试验技术领域，尤其涉及一种测试膨胀土干湿循环作用下剪切强度的系统及方法。

背景技术

膨胀土中吸水体积显著膨胀，脱水发生明显体积收缩。反复干湿循环作用下，膨胀土裂隙进一步增多，整体性遭到破坏，进而土体严重破碎化，强度急剧降低。工程中很多膨胀土路基垮塌、边坡失稳等均是由干湿循环引起的，研究干湿循环作用下膨胀土剪切强度的变化，关系到膨胀土对构筑物的危害以及人民生命财产安全，所以我们迫切需要能测量干湿循环作用下膨胀土剪切强度变化的方法与装置。

目前，通过实验室土工三轴测试系统测定膨胀土干湿循环过程的剪切强度是难以实现的，主要是由于土工三轴测试系统要求土壤试件为细高型圆柱试样，但该试样在干湿循环过程是较难达到吸力平衡的，而实际的工况是土壤通常经历多次干湿循环，因此土样在干湿循环作用下的剪切强度测试一般不宜采用实验室土工三轴测试系统。

膨胀土在干湿循环作用下的体变曲线与土水特征参数通常采用压力板法，适用于基质吸力小于1500kPa的扁平型圆柱试样。其原理是利用饱和的高进气值陶土板，采用轴平移技术控制土样的基质吸力，即通过施加一定的气压控制孔隙气压力，使孔隙水压力保持为零，该气压即为当前所施加的基质吸力值，通过位移传感器和排水量可测试土样在干湿循环下的体变曲线与土水特征参数。但该方法和设备是不能够测量膨胀土干湿循环过程中的剪切强度，于是反映干湿循环过程膨胀土剪切强度的重要指标是缺失的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种测试膨胀土干湿循环作用下剪切强度的系统及方法，拆卸压力固结装置中的加载部件以及盖板，替换为剪切强度测量装置，实现对土样干湿循环作用下常吸力剪切强度的测定，精确测量出干湿循环作用下土体剪切强度的大小，补充膨胀土重要的强度指标。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种测试膨胀土干湿循环作用下剪切强度的系统，包括压力固结装置、调压装置、水体积测量装置，所述调压装置、水体积测量装置分别与压力固结装置相连；

其中，压力固结装置包括试样室、安装于试样室顶部的盖板、设于试样室的加载部件，在试样室内完成干湿循环后，所述加载部件及盖板更换为剪切强度测量装置，通过剪切强度测量装置进行剪切强度测试试验。

作为进一步的实现方式，所述剪切强度测量装置包括套筒，套筒一端安装固定卡盘，套筒内设有扭矩传递轴，所述扭矩传递轴一端连接加力器，另一端连接十字板头；套筒外侧滑动连接有密封盖，所述密封盖连接提拉杆。

作为进一步的实现方式，所述密封盖下方安装有探针式湿度传感器，套筒侧面设有用于固定密封盖的弹簧卡片。

作为进一步的实现方式，所述固定卡盘安装有柱形针，所述套筒侧面设置凹槽，密封盖与凹槽滑动连接。

作为进一步的实现方式，所述加力器上方设置有测力仪表。

作为进一步的实现方式，所述加载部件包括第一加载轴、第二加载轴，第一加载轴一端连接增压气缸，另一端连接第二加载轴；第一加载轴连接压力传感器，第二加载轴连接位移传感器。