[发明专利]一种粗粒土直剪试验可视化剪切装样盒

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种粗粒土直剪试验装置，具体是涉及一种粗粒土直剪试验可视化剪切装样盒。

背景技术

在岩土工程领域，粗粒土作为一种常见的建筑及工程材料，其应用相当广泛，主要担负抗剪抗滑等工程作用。粗粒土普遍的具有颗粒粒径不均匀、颗粒间粘结力小、单个颗粒强度大、抗剪强度高、承载力大、压缩性小等特点。为获取粗粒土的抗剪强度参数，一般需通过直剪试验或三轴试验得出。然而，传统的直剪试验只能得出土体的强度参数，而无法探究粗粒土颗粒在受剪时的受力状态，为了测出粗粒土颗粒在受剪时的受力状态，减小随剪切位移的发生而产生的剪切面中心位移，达到真实反映岩土实际抗剪特性，目前通常是采用粗粒土直剪仪器进行试验，现有的粗粒土直剪仪器种类繁多，但是这些粗粒土直剪仪器在直剪试验中均难以观察到土颗粒的运动变形过程。

如申请号为200320114794.1的中国实用新型专利就公开了一种粗粒土直剪仪，它包括底座、下剪盒、上剪盒、传压板、滚动支撑架、和安装的横梁上的垂直加载装置，所述传压板与上剪盒之间设置有上滚轴排，下剪盒与上剪盒分别与加载力的方向相反的水平加载装置连接。下剪盒和上剪盒均为活动的，通过水平加载装置施加在下剪盒和上剪盒上的方向相反的水平加载力，下剪盒和上剪盒做相反方向的移动，保证了试验过程中垂直载荷始终不偏心，即锁定了剪切面中心位置。该技术方案虽然试验的基本条件和理论要求的库伦抗剪强度定力的条件一致，使试验结果产生的失真和误差均较小，直剪试验可以比较真实的反映岩、土的实际抗剪特性。但是粗粒土在直剪试验中，其剪切面附近上下剪切盒中的颗粒会因受力而运动，从而是土体发生变形，所有翻滚运动的颗粒形成一个变形区域，此区域即所谓的剪切带。采用上述技术方案所述粗粒土直剪仪无法直观观察到土颗粒的运动变形过程，不能更好的理解土体的受力情况及剪切带的发育过程，也即土体的剪切破坏过程。因此，如何研制一种可视化剪切装置来实现上述目的，并用于进行粗粒土颗粒粒径对直剪试验中剪切带宽度影响的研究，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种粗粒土直剪试验可视化剪切装样盒。通过该剪切装样盒可以使得直剪试验中土颗粒的受剪过程直观的展现出来，从而更好地理解土体的受力情况及剪切带的发育过程。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

一种粗粒土直剪试验可视化剪切装样盒，包括上剪切盒、下剪切盒、承压板及用于传递压力和剪力的刚性组件A和刚性组件B，所述上剪切盒与下剪切盒通过固定销钉串接固定在一起，所述承压板安装在上剪切盒上方，所述刚性组件A设置在承压板上面，刚性组件B设置在上剪切盒侧面，所述上剪切盒与下剪切盒之间还设置有泡沫垫圈和限位钢珠，所述上剪切盒及下剪切盒均由完全透明的钢化玻璃制成。

所述上剪切盒及下剪切盒内部侧壁上均贴有标识条带。以标识粗粒土颗粒运动变形状态及剪切破坏带发育情况，标识条带为一种轻薄的泡沫窄条带，其中一面有粘性，直接粘贴于剪切盒内部侧壁。

所述上剪切盒及下剪切盒的横断面为内边长500mm×500mm的正方形。其高度可以调整以适应不同粒径大小的粗粒土颗粒。

所述上剪切盒和下剪切盒的形状和大小相同，且在上剪切盒的下端和下剪切盒的上端设置有用于容纳限位钢珠的钢珠槽。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，采用本发明所述的剪切装样盒，可以实现直接观测粗粒土颗粒的受力情况，通过观察颗粒运动及土体变形，能更加深刻的了解土体剪切破坏情况及理解直剪试验的原理。本发明可以适用于颗粒较大的粗粒土直剪试验，其尺寸可随意调整，可制成室内大型粗粒土直剪试验500mm×500mm的直剪仪尺寸，满足最大粒径为60mm的粗粒土试样进行试验。

本发明由于采用完全透明的钢化玻璃制成剪切盒，用于在粗粒土直剪试验中放置土样。在装样前，将下剪切盒与加压系统的下底板固定，上、下剪切盒通过销钉固定在一起，待装样完毕后拔去销钉，开始试验。在试样剪切过程中，完全透明的剪切盒可以直接观察剪切盒子内部粗粒土颗粒的受力状态及土体运动变形情况；同时，通过设置在剪切盒内部侧壁的标识条带，可以更加清晰地展示土体的剪切破坏带的发育情况。本发明结构简单、制作及操作容易，可方便地用于实际生产，并可用于科研，如研究不同颗粒大小的粗粒土对直剪试验中剪切带的发育宽度的影响等，可在岩土工程技术领域广泛推广应用。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视结构示意图；

图3为本发明中泡沫垫圈的结构示意图。