[发明专利]一种土石混合体直剪松弛试验装置及试验方法

摘要

本发明公开了一种土石混合体直剪松弛试验装置及试验方法，该装置包括直剪盒座、直剪盒、位移传感器、第一力传感器、第二力传感器、应变应力控制推动装置、顶头座、隔板、底板、直线滑轨、直线电机和法向加载装置；该方法包括压样、应力变化采集、应变恒定保持等过程。本发明的装置和方法，测量精度高，应变控制式加载，能够满足直剪松弛试验应变恒定的要求，试验更方便、结果更准确。

主权项

1.一种采用土石混合体直剪松弛试验装置进行直剪松弛试验的方法，其特征在于，所述土石混合体直剪松弛试验装置，包括直剪盒座、直剪盒、位移传感器、第一力传感器、第二力传感器、应变应力控制推动装置、顶头座、隔板、底板、直线滑轨、直线电机和法向加载装置；所述直剪盒座通过隔板安装在底板上；所述直剪盒安装在直剪盒座上，直剪盒分为直剪上盒和直剪下盒；所述应变应力控制推动装置前端安装第一力传感器，所述第二力传感器和位移传感器安装在顶头座上；所述第二力传感器与直剪上盒的第一侧壁接触，同时，第一力传感器与直剪下盒的第二侧壁接触，或者，所述第二力传感器与直剪下盒的第一侧壁接触，同时，第一力传感器与直剪上盒的第二侧壁接触；位移传感器与直剪下盒第一侧壁或底板接触；所述应变应力控制推动装置由直线电机带动在直线导轨上移动；第一侧壁和第二侧壁均与直剪上盒、直剪下盒相对运动的方向垂直，且第一侧壁和第二侧壁相对；所述直剪上盒和直剪下盒的第一和/或第二侧壁安装有推杆，所述第一、二传感器与侧壁上的推杆接触；所述土石混合体直剪松弛试验装置还包括滚动防翘机构；所述滚动防翘机构一端固定在直剪下盒的第三侧壁，另一端具有导轨，固定于直剪上盒第三侧壁的滚轮置于导轨内；或者，所述滚动防翘机构一端固定在直剪上盒的第三侧壁，另一端具有导轨，固定于直剪下盒第三侧壁的滚轮置于导轨内；所述第三侧壁与直剪上盒、直剪下盒相对运动的方向平行；所述土石混合体直剪松弛试验装置还包括饱和机构，所述饱和机构包括透水板、凹槽和排水通道；所述透水板置于直剪盒顶部和底部；排水通道开设于直剪盒座中；所述法向加载装置包括传压板、杠杆、挂钩、砝码；所述传压板置于直剪盒中；杠杆一端固定，另一端通过挂钩吊挂砝码，中间压在传压板上；所述法向加载装置还包括杠杆偏心机构和杠杆平衡升降机，所述杠杆通过杠杆偏心机构压到传压板上，所述杠杆平衡升降机用于平衡杠杆；所述土石混合体直剪松弛试验装置还包括信号采集单元，所述信号采集单元包括计算机和数据采集线，所述数据采集单元用于采集第一、二力传感器和位移传感器的数据；所述直剪松弛试验的方法包括以下步骤：1)按照项目试验的含水率、含石量与密度要求，称取相应质量的土体和碎石混合均匀，然后分层装入直剪盒中压制试样；压样完成后，将直剪盒连同试样装入土石混合体直剪松弛试验装置的滑动试样盒中；所述土石混合体直剪松弛试验装置包括直剪盒座、直剪盒、透水板、滚动防翘机构、传压板和排水通道，所述底板为所述滑动试样盒；2)加载法向力；3)向直剪下盒凹槽中注水，饱和剪切面，或者固结试样；4)饱和或固结完成后，启动直线电机，控制直线电机的速度开始剪切，当达到设计的剪切应变水平时，直线电机立即停止推动直剪盒，同时计算机自动采集第一力传感器和第二力传感器的读数；5)为了补偿由于力传感器荷载变化而产生的微小变形，根据第一力传感器和第二力传感器实时采集的荷载值，根据理论公式，由计算机自动计算得到传感器的微小变形，并实时反馈至应变应力控制推动装置，通过控制直线电机沿相反方向推动直剪盒，推动的位移补偿量与计算得到的力传感器微小变形一致，以保证试样的剪切应变维持绝对的恒定不变；6)当第一力传感器和第二力传感器读数不变时，完成本级应变水平下的松弛试验，继续向前推动直线电机施加下一级应变水平重复步骤4)和5)直至试验结束；7)当推动直线电机，第一力传感器和第二力传感器读数不再增大时，说明试样剪破，试验终止。