[发明专利]一种岩土软弱夹层现场环剪试验系统

说明书

本发明公开了一种岩土软弱夹层现场环剪试验系统，针对目前暂无现场软弱夹层现场环剪试验设备及方法的情况，提供了在实际工程中开展现场环剪试验的系统；通过竖向压力检测单元、土体荷载单元和旋转扭力检测单元实现现场环剪试验，通过本方案的岩土软弱夹层现场环剪试验系统可以实现在隧洞内及高边坡等现场开展试验，能够满足室内试验精度无法实现的情形；由旋转扭力检测单元通过土体荷载槽向试验土体提供扭力并带动试验土体转动，并由土体荷载板上滑动槽使试验土体转动时竖向压力检测单元保持静止，通过相互传动的力向土体荷载单元提供传动的驱动，简化了现场环剪试验系统的结构。

技术领域

本发明涉及岩土试验测试领域技术领域，具体涉及一种岩土软弱夹层现场环剪试验系统。

背景技术

近年来，我国公路、铁路交通行业发展迅速，不可避免的面临长隧洞及高边坡稳定性分析问题。其中，山体内部及高边坡内部软弱夹层的存在，往往是造成其失稳及滑动的重要因素。岩体中软弱夹层的存在破坏了岩体的整体性，其颗粒组成不均匀、岩土成分不一、填充物物理力学性质差异较大，软弱夹层对山体隧洞变形及高边坡变形具有很大影响，也是岩土界重点研究对象之一。而洞内软弱夹层变形及高边坡软弱夹层变形往往是大变形条件下，目前，国内外研究指出，环剪试验可以满意的测定土的残余强度。残余强度反映的是岩土体内部发生剪损后剪切面上残留的剪应力值，研究残余强度的目的便是探求土体遭受破坏后强度衰减的变化规律，也就是研究大应变条件下强度降低的问题。由此可见，残余强度体现了大变形下土的工程性质。证明环剪试验是分析量测接触界面残余强度的有效试验方法之一。

对于岩土试验来说，现场原位试验可以测定不扰动情况下工程性质，也可避免取样过程中应力释放的影响，同时影响范围大，代表性较强。遗憾的是，目前现有的环剪试验设备均为室内试验设备，最大研究粒径往往为小于5mm进行，与现场软弱夹层存在一定的差异，不能准确的代表现场情况。

在稳定性计算中，往往采用现场直剪试验强度参数进行，但直剪试验无法模拟隧洞内及高边坡这种大变形情况，同时也无法准确测得其残余抗剪强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前现有的环剪试验设备均针对室内试验，且实验环境有限局限了研究粒径的范围；试验土体的试验环境与实际环境存在一定的差异，室内试验不能准确的代表现场情况；本发明目的在于提供一种岩土软弱夹层现场环剪试验系统，以解决上述技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供一种岩土软弱夹层现场环剪试验系统，包括：竖向压力检测单元、旋转扭力检测单元和用于对土体制样的土体荷载单元；所述土体荷载单元包括用于承载试验土体的土体荷载槽；

所述旋转扭力检测单元向试验土体提供扭力并带动土体荷载槽和试验土体绕同一轴心旋转，该轴心为轴线O；

所述竖向压力检测单元接触试验土体并向试验土体提供竖向压力。

本方案工作原理：目前现有的环剪试验设备均针对室内试验，且实验环境有限局限了研究粒径的范围；试验土体的试验环境与实际环境存在一定的差异，室内试验不能准确的代表现场情况；在试验土体采集、运输到实验室的过程中，由于环境温度湿度变化、运输抖动碰撞等原因导致试验土体与现场采集时的软弱夹层存在一定差异；因此本方案针对目前暂无现场软弱夹层现场环剪试验设备及方法的情况，提供了在实际工程中开展现场环剪试验的系统；通过竖向压力检测单元、土体荷载单元和旋转扭力检测单元实现现场环剪试验，由于传统的室内试验通常是在荷载板底部专门装配驱动设备来驱动荷载板转动，进而带动其他结构转动以完成试验，但是由于现场环境的局限，如偏远山区、隧道等场景，携带各个试验设备和驱动用电设备并不现实，且现场的环境条件也无法满足试验设备；鉴于此，本方案提供的岩土软弱夹层现场环剪试验系统，由旋转扭力检测单元通过土体荷载槽向试验土体提供扭力并带动试验土体和土体荷载槽转动，并由试验土体带动竖向压力检测单元转动，避免每个需要驱动的设备都配备驱动装置，通过相互传动的力简化了现场环剪试验系统的结构。