[发明专利]现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样制作装置及制作方法

说明书

本发明提供了现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样制作装置及制作方法，包括挖设在野外粗粒土地面土层上的实验坑(3)，实验坑(3)内设置剪切盒(1)，剪切盒(1)内部用于容置粗粒土未处理试样(2)，剪切盒(1)至实验坑(3)坑壁之间留有注水空间(9)，实验坑(3)内注水(5)，粗粒土未处理试样(2)上插设加热棒(6)和温度传感器(7)，加热棒(6)和温度传感器(7)均与自动跳闸装置(8)线路连接。本发明可在现场直接进行试样的制作，从而能够准确模拟不同工程现场岩土体的实际情况，保证实验效果。

技术领域

本发明涉及土力学试验技术领域，具体涉及现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样制作装置及制作方法。

背景技术

粗粒土是指粒径为0.075～60mm的颗粒含量(质量比)大于50％的土石混合料。粗粒土的成因一般比较复杂，其颗粒大小不一，物质成分复杂，结构分布不规则，不均匀系数较大，而且渗透系数相差悬殊。组成粗粒土的各种组分在外荷载作用下的力学性质有很大差异，同时它们之间又存在着极其复杂的相互作用，是非常复杂的不连续介质材料。粗粒土的这些特性决定了它的工程性质十分复杂，给粗粒土的研究带来了很多困难。随着岩土力学的发展和大规模岩体工程的建设，尤其是道路和水利水电工程建设的发展，土石混合料经常作为一种填料应用在工程建设中，它作为一种特殊的岩土介质，越来越受到国内外学者的重视，这种岩土材料的力学特性与其内部结构、尺寸效应、颗粒形状和粒度组成都有很大的关系。雨水降渗和蒸发、地下水位上升和下降等水环境的变化是较为常见的自然现象，水的反复浸润导致颗粒之间原有的摩擦平衡状态被打破以及颗粒强度的降低，从而在一定范围内出现颗粒棱角的破碎和颗粒位置的迁移，使粗粒土的强度和应力应变特性等力学性质发生改变。因此，干湿循环作为一种影响粗粒土长期力学性质变化的重要因素是不能忽视的，尤其对于消落带高填方工程。

然而，目前粗粒土在干湿循环条件下的力学性质变化并没有得到足够的重视，主要表现为很多干湿循环试验中的研究对象根本没有粗粒土，或者只是采用简易的干湿循环方法进行研究。另外，许多学者采用室内试验的方法来研究干湿循环作用对粗粒土抗剪强度的影响。室内试验粗粒土试样为重塑试样，原来的胶结作用已经遭到破坏，干湿循环作用所产生的裂隙的发育受到尺寸、试验条件的限制，难以完全反应对抗剪强度的影响。实际工程中，受现场条件的限制，关于干湿循环作用对现场抗剪强度影响的研究尚不多见。

现阶段，粗粒土的干湿循环主要在室内采用浸水湿化和自然晾干的方法。其中自然凉干所需时间长，脱水效果差，严重限制了对此类问题的研究。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样制作装置。本发明可在现场直接进行试样的制作，从而能够准确模拟不同工程现场岩土体的实际情况，保证实验效果。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样制作装置，其特征在于：包括挖设在野外粗粒土地面土层上的实验坑，实验坑内设置剪切盒，剪切盒内部用于容置粗粒土未处理试样，剪切盒至实验坑坑壁之间留有注水空间，实验坑内注水，粗粒土未处理试样上插设加热棒和温度传感器，加热棒和温度传感器均与自动跳闸装置线路连接。

进一步的：所述粗粒土未处理试样上插设多根加热棒，加热棒在粗粒土未处理试样上所处的位置能够保证粗粒土未处理试样顺利完成干湿循环处理。

进一步的：所述粗粒土未处理试样与野外粗粒土地面土层保留原始一体状态。

进一步的：所述粗粒土未处理试样的顶部设置承压板。

本发明的第二个目的在于：提供一种现场干湿循环作用下粗粒土大型直剪试验试样的制作方法，其特征在于，预制好上述所述的承压板和剪切盒作为粗粒土未处理试样的取用直径，所述制作方法包括如下步骤：