[发明专利]一种智能化自旋式空心圆柱界面剪切仪及其测试方法

说明书

本发明公开一种智能化自旋式空心圆柱界面剪切仪及其测试方法。包括土样区，土样区内部设置有实心圆柱，实心圆柱上部设置有顶端平衡器，顶端平衡器上部与顶部总控器连接，顶部总控器与反力支架体系固定连接，顶端平衡器旁边设置有土样扭力控制系统，土样区外部设置有周围压力室，土样区底部设置有试样加载底板，试样加载底板与实心圆柱扭力传递轴连接，所述实心圆柱扭力传递轴与扭力测试及转动位移测试系统连接。本发明解决直剪试验中不能够测试孔隙水压力及只能够进行小位仪条件下界面摩擦力的不足，解决环剪仪中不能够测试复杂应力条件下不同岩土体界面摩擦力和只能使用平均剪应力和剪切位移的不足。

技术领域

本发明涉及一种智能化自旋式空心圆柱界面剪切仪及其测试方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

岩土界面间的摩擦力测试对于岩土工程中设计、施工等环节中发挥着重要作用，例如桩土界面摩擦力、新旧路面接触界面的摩擦力、不同岩性岩土体在外部荷载扰动下的摩擦力及岩土体与土工织物间摩擦力等摩擦力的测试对于已有构筑物稳定性的甄别发挥着举足轻重的作用。目前对于上述摩擦力的测试主要通过直剪仪和环剪仪进行测试，直剪仪测试中主要将上剪切盒放置岩土体，下剪切盒放置桩材料、土工织物和不同于上剪切盒的岩土材料，上下剪切盒发生相对位移时其摩擦力即可测试获得，但直剪仪存在的主要问题是不能够在摩擦力测试中测试孔隙水压力，且只能够测试位移量较小的不同界面之间的摩擦力，位移过大会引起整个上部垂向荷载发生偏转，引起较大的试验误差。环剪仪在测试中，也分为上下剪切盒，环剪仪相对直剪仪而言，其测试位移增大，也可以反映剪切力测试中的孔隙水压力变化情况，但环剪仪不能够反映复杂应力条件下不同岩土体之间剪切力的测试，且环剪仪在实际工作中只能够使用其平均剪应力和剪应变，并非实际的剪应力和剪应变。

现有技术通过直剪仪进行不同岩土体界面摩擦力的测试；通过环剪仪进行不同岩土体界面摩擦力的测试。

1、直剪仪存在的主要问题是不能够在摩擦力测试中测试孔隙水压力，且只能够测试位移量较小的不同界面之间的摩擦力，位移过大会引起整个上部垂向荷载发生偏转，引起较大的试验误差。

2、环剪仪不能够反映复杂应力条件下不同岩土体之间剪切力的测试，且环剪仪在实际工作中只能够使用其平均剪应力和剪应变，并非实际的剪应力和剪应变。

综上，一种能够反映大位移情况下不同岩土界面之间摩擦力，同时能够测试剪切中孔隙水压力，且反映岩土体摩擦力测试中总体积变化的界面剪切仪急需产生，利用其实际测试获得剪应力和剪应变解决复杂应力条件下不同岩土体界面之间摩擦力的测试。本发明基于已有空心圆柱扭剪试验系统，开发一种智能化自旋式空心圆柱界面剪切仪及其测试方法，总体系包括实心柱和空心圆柱两个部分，内部实心柱和外部空心圆柱发生相对剪切位移时能够确保自旋控制，智能化水平大大提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种智能化自旋式空心圆柱界面剪切仪及其测试方法，解决直剪试验中不能够测试孔隙水压力及只能够进行小位移条件下界面摩擦力的不足，解决环剪仪中不能够测试复杂应力条件下不同岩土体界面摩擦力和只能使用平均剪应力和剪切位移的不足。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：