[发明专利]一种温控式反复剪切的非饱和土直剪装置及方法

说明书

本发明提供一种温控式反复剪切的非饱和土直剪装置及方法，该装置包括支架系统、剪切盒、气压室、环境室、变温系统、水平反复剪切系统、垂直加压系统及排水系统、量测系统和控制系统，所述的剪切盒外侧套接有气压室，气压室套接在环境室内，所述的变温系统分别设置在气压室及环境室内；所述的剪切盒设在底座上，所述的剪切盒分为下剪切盒和上剪切盒，水平反复剪切系统贯穿环境室和气压室分别与下剪切盒和上剪切盒连接，上剪切盒的上方设置有垂直加压系统。本发明不仅可以开展不同温度下的非饱和土直剪试验，而且基于水平反复剪切系统，还可实现非饱和土的反复剪切，从而开展不同温度下的非饱和土残余强度的试验研究。

技术领域

本发明涉及岩土工程测试技术领域，尤其是一种温控式反复剪切的非饱和土直剪装置及方法。

背景技术

滑坡是一种常见的地质灾害，其频繁发生且影响严重。我国是一个多山国家，滑坡频繁，给工农业生产以及人民生活造成巨大损失，有的甚至是毁灭性的灾难。

其中滑带土作为滑坡的重要组成部分，由于受力的特殊性和形成过程中的复杂地质作用，使得其组构特征和物理力学等性质与滑坡体中其他部位的土体存在较大的差别，其强度指标是滑坡稳定性评价与预测预报的关键内容。

滑带土大多数处于非饱和状态，并随着季节的更替和降水量的变化，土的非饱和状态也是在不断变化的。而自然界中的非饱和土，也具有复杂的工程特性，因此进行非饱和土的残余强度试验研究是非常必要的。此外，在自然条件下北方地区土体的温度是变化的，包括昼夜温差和季节性温度变化等，温度对非饱和土残余强度的影响是不可忽略的，因此非饱和土的残余强度研究需要考虑温度的影响。不同温度下的非饱和土残余强度指标对于揭示不同季节条件下滑坡的发生机制、滑坡的稳定性分析以及滑坡治理等都有十分重要的意义。

目前，滑坡灾害的防护工作已引起工程界和学术界的广泛关注，已有许多学者做了大量的残余强度研究，并取得了有意义的研究成果，但国内外现有设备还无法进行非饱和土直剪条件下反复剪切的残余强度的试验研究，也还无法评价温度对残余强度指标的影响程度，因而也无法开展剪切位移对于非饱和土的残余强度指标的影响研究。

针对上述不足，需探索一种温控式反复剪切的非饱和土直剪仪及实施方法，使其针对非饱和土，满足对测试温度的有效控制及不同剪切位移下的反复剪切，便于开展研究温度和剪切位移对非饱和土残余强度指标的影响评价。

发明内容

本发明的目的是提供一种温控式反复剪切的非饱和土直剪装置及方法，解决了目前常规非饱和土直剪仪不能实现试样的反复剪切，且只能局限于常温测定非饱和土抗剪强度的缺点。为了解决不同温度对非饱和土抗剪强度的影响研究困难，本发明可以较好地模拟实际工程中非饱和土体温度变化的实际情况，为研究温度和剪切位移对非饱和土残余强度指标的影响提供了一种可靠的研究装置。

本发明采用的技术方案为：

一种温控式反复剪切的非饱和土直剪装置，包括支架系统、剪切盒、气压室、环境室、变温系统、水平反复剪切系统、垂直加压系统及排水系统、量测系统和控制系统，所述的剪切盒外侧套接有气压室，气压室套接在环境室内，所述的变温系统分别设置在气压室及环境室内；

所述的剪切盒设在底座上，所述的剪切盒分为下剪切盒和上剪切盒，水平反复剪切系统贯穿环境室和气压室分别与下剪切盒和上剪切盒连接，上剪切盒的上方设置有垂直加压系统；

所述的垂直加压系统穿过气压室和环境室且延伸至支架系统的平板上方并与平板固定连接，下剪切盒底部与排水系统连接，水平反复剪切系统及垂直加压系统还分别与量测系统连接；

所述的变温系统和水平反复剪切系统的控制单元分别与控制系统电连接，垂直加压系统则通过控制系统连接有气泵。

所述的支架系统包括底座、平板和若干立柱，所述的若干立柱两端分别与底座和平板连接；若干立柱和底座、平板组成长方体框。