[发明专利]负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置

权利要求书

1.一种负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，主要包括直剪仪，所述直剪仪包括上剪切盒（1）、下剪切盒（2）、透水不透气的陶土板（7）和加载系统，所述陶土板（7）固定安装所述下剪切盒（2）内底部上，与所述陶土板（7）直接接触的下剪切盒（2）内底部的上表面设有螺旋槽（13），所述螺旋槽（13）与贯穿所述下剪切盒（2）的排水孔（11）连通，将土体试样（6）置入由上剪切盒（1）、下剪切盒（2）和剪切盒上盖（4）组合形成的直剪盒内，上剪切盒（1）和下剪切盒（2）的内腔形状相同且尺寸相等，形成环刀试样，土体试样（6）放在所述陶土板（7）上，在所述剪切盒上盖（4）下方设置透水石（5）压在土体试样（6）上表面上，其特征在于，还包括土体含水量变化的测量系统和正负压力转换系统，具体为：

所述土体含水量变化的测量系统由是干燥器（21）、盛水容器（24）和重量传感器（25）组成，实时量测土体试样（6）含水量变化，在所述干燥器（21）内的底部设置所述重量传感器（25），所述重量传感器（25）上载有所述盛水容器（24），所述干燥器（21）的上口通过两孔塞（22）密封，穿过所述两孔塞（22）的导管（26）的一端直接伸到盛水容器（24）内的液面以下，其另一端与所述排水孔（11）连通，在所述导管（26）上设有开关阀门（10）；

所述正负压力转换系统由负压力控制表（28）、正压力控制表（27）、压力转换器（29）和空压机（30）组成，另外一支导管（26）也穿过所述两孔塞（22），此导管（26）的一端与所述干燥器（21）内部导气连通，其另一端与所述空压机（30）的送气口连通，所述压力转换器（29）控制此导管（26）内的气体压力，所述正压力控制表（27）和负压力控制表（28）分别设于所述压力转换器（29）两侧的此导管（26）上；

所述直剪盒直接与大气压连通，保持土体试样（6）的孔隙气压为零，与所述空压机（30）相连的导管（26）的伸入所述干燥器（21）的端部用通气不通水的滤纸（23）密封；

所述加载系统包括垂直载加载系统和水平荷载加载系统，所述垂直载加载系统包括轴压杆（3）、底座（9）、加载杠杆系统（20）和竖向位移计，所述垂直载加载系统通过加载杠杆系统（20）对土体试样（6）上表面施加均匀竖向压力荷载，所述水平荷载加载系统包括推进器（16）、量力环（17）、水平位移计（18）和固定挡板（19），所述水平荷载加载系统通过量力环（17）对土体试样（6）侧面施加水平荷载及量测水平荷载，所述固定挡板（19）与所述加载系统的底座（9）固定连接，所述下剪切盒（2）的底面与底座（9）上表面之间通过移动副相对平行滑动。

2.根据权利要求1所述的负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，其特征在于：所述上剪切盒（1）和下剪切盒（2）对应设有插销孔（14），当将所述插销（15）插入所述插销孔（14）时，将上剪切盒（1）和下剪切盒（2）进行安装连接，使上剪切盒（1）和下剪切盒（2）的内腔表面竖向平齐形成环刀内表面；当将所述插销（15）从所述插销孔（14）中拔出后，使直剪盒内的土体试样（6）处于剪切初始状态，即所述上剪切盒（1）和下剪切盒（2）处于相对移动的初始状态。

3.根据权利要求1或2所述的负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，其特征在于：所述下剪切盒（2）与所述底座（9）之间的移动副是由一系列滚珠（12）形成的滚珠导路，所述滚珠（12）被约束在轴向导槽（8）中进行滚动，所述轴向导槽（8）的延伸方向与所述水平荷载加载系统的加载方向平行。

4.根据权利要求1或2所述的负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，其特征在于：所述滤纸（23）为聚氟乙烯滤纸。

5.根据权利要求1或2所述的负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，其特征在于：所述正负压力转换系统提供的真空度为0～89.6kPa，最大供应压力为137.9kPa。

6.根据权利要求5所述的负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，其特征在于：所述空压机（30）提供气压为0～1MPa，所述正压力控制表（27）控制量程为0～1Mpa，所述负压力控制表（28）控制量程为-120～0kPa。

7.根据权利要求1或2所述的负孔隙水压控制吸力的非饱和土直剪试验装置，其特征在于：所述重量传感器（25）为电子天平。