[发明专利]一种冻融土循环剪切试验装置

说明书

本发明公开了一种冻融土循环剪切试验装置，包括上剪切盒、下剪切盒。上剪切盒设有上下贯通的土样通道，环绕土样通道设第一冷浴循环通路。所述透水板和法向加载装置的形状与土样通道的断面形状适配。下剪切盒设有上部敞口的土样承接桶，其底部设伸缩支撑装置，上置剪切土样台。环绕土样承接桶设第二冷浴循环通路。本发明装置，结构简单，操作方便。可以实现不同试验条件下对同一个土样进行不同剪切截面的多次剪切，提高了试验效率，保证了不同试验条件下土样的均一性。一个土样可以实现不同试验条件下的剪切试验，试验条件不局限于一个解冻过程，也可以包括不同次数的冻融循环或不同的法向应力。

技术领域

本发明涉及土力学技术领域土工室内直剪试验装置，具体说是一种冻融土循环剪切试验装置。

背景技术

冻融土的物理力学性质复杂，是深部岩土体重要技术问题之一。常规的冻融土样的剪切试验从制样到一次剪切结束往往需要两天时间，土样的利用率和试验效率均受到制约，不同批次土样的均一性难以保证。

目前使用的大部分剪切试验装置只能对普通土进行直剪试验，其适用范围虽广，但是不能实现土样在高压固结状态下的冻结与解冻。目前可以进行冻融循环的剪切装置，由于剪切平台的固定，不能进行伸缩，一个试样只能进行一次剪切。不能实现同一土样的不同剪切面的多次往复剪切。大大影响了土样的利用率和试验的效率。

发明内容

本发明目的是为解决现有土工室内直剪试验中存在的技术问题，提供一种冻融土循环剪切试验装置。该装置能够自动控制温度，可以对同一个土样不同截面多次剪切，进行剪切试验。

为了实现上述目的，本发明提出的冻融土循环剪切试验装置，包括上剪切盒、下剪切盒、透水板和法向加载装置。其特征是：

所述上剪切盒中心位置设有上下贯通的土样通道；上剪切盒内设有环绕土样通道的第一冷浴循环通路；所述透水板和法向加载装置的形状与土样通道的断面形状适配。

所述法向加载装置设有法向应力传感器和法向位移传感器。所述透水板为铜质板材，板面上均布若干透水孔。

下剪切盒中心位置设有上部敞口的土样承接桶，土样承接桶底部设有伸缩支撑装置，伸缩支撑装置上设置剪切土样台。下剪切盒内设有环绕土样承接桶的第二冷浴循环通路。下剪切盒侧部设置有水平加载装置（水平驱动装置）。

下剪切盒的土样承接桶敞口位置与上剪切盒的土样通道的位置对应，也就是说，当上下剪切盒准确合为一体时，土样通道与土样承接桶相互衔接为一个通道。

所述下剪切盒底部设有滑动或滚动装置。

上剪切盒和下剪切盒的非剪切面为保温面。所述剪切面是指上下剪切盒拼接为一体时，相对的两个盒面。

在透水板和剪切土样台上均设有温度传感器探头凹槽。

本发明装置用于冻融土剪切试验的试验操作方法及过程：

一、将温度探头插入到透水板和剪切台预定的凹槽中，然后将上、下剪切盒对应位置拼接到一起，将第一冷浴循环通路、第二冷浴循环通路分别与冷浴循环系统接通。完成剪切盒的安装工作。

二、安装好剪切盒后，将制作好的土样对准土样通道，小心地推入土样通道内，土样被置于剪切土样台上。此时，剪切土样台台面低于下剪切盒剪切面一个设定的土样剪切厚度值（如：3～8mm）。再在土样上方放置透水板，然后在透水板上安装法向加载装置。完成土样的安装工作。

三、装样完毕后，对土样进行压缩固结，固结完成后，启动冷浴循环系统。待土样冻结温度达到设计冻结温度后，持续保持冻结温度12小时。完成土样的冻结工作。