[发明专利]可视化土工直剪切装置及其方法

权利要求书

1.可视化土工直剪切装置，其特征在于，用于对非饱和土体进行直剪切试验，包括具有内腔的剪切盒以及加载机构；

所述剪切盒包括分别呈中空状的上剪切盒及下剪切盒，所述上剪切盒叠设于所述下剪切盒上，两者的内部之间形成所述内腔；

所述加载机构包括用于对所述内腔中的非饱和土体施加竖向作用力的竖向加载机构，以及分别给所述上剪切盒及下剪切盒施加方向相反水平作用力的水平加载机构；

所述上剪切盒和/或下剪切盒的一侧壁采用透明材料制成，形成透明侧壁，所述透明侧壁标示有控制区域，所述剪切盒外设有用于拍摄与所述控制区域对应的非饱和土位移变化的摄像头；

所述剪切盒的侧壁设有吸力孔，所述吸力孔中插设有用于监测所述内腔中的非饱和土体吸力变化的吸力量测传感器。

2.如权利要求1所述的可视化土工直剪切装置，其特征在于，所述上剪切盒的下端面与下剪切盒的上端面相向叠设布置，其分别涂设有润滑层。

3.如权利要求1或2所述的可视化土工直剪切装置，其特征在于，所述竖向加载机构包括设于所述上剪切盒上方且用于压制所述剪切盒内非饱和土体的加载板，以及连接于所述加载板且施加竖向作用力的竖向施力件。

4.如权利要求3所述的可视化土工直剪切装置，其特征在于，所述加载板的下表面为平面，其上表面为锥形面，所述竖向施力件连接于所述锥形面的顶点处。

5.如权利要求1或2所述的可视化土工直剪切装置，其特征在于，所述水平加载机构包括连接于所述上剪切盒侧壁的刚性顶头以及连接于所述下剪切盒侧壁且用于施加水平作用力的水平施力件，所述刚性顶头与水平施力件相对布置。

6.如权利要求1或2所述的可视化土工直剪切装置，其特征在于，所述上剪切盒与下剪切盒的接合处形成剪切带区域，所述吸力孔设有多个，且多个所述吸力孔分别设于所述上剪切盒和/或下剪切盒侧壁的上下两侧。

7.如权利要求1或2所述的可视化土工直剪切装置，其特征在于，所述下剪切盒置于滑板上，所述滑板的底部设有多个滚轮。

8.可视化土工直剪切方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、将中空状的上剪切盒叠设于中空状的下剪切盒上，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间形成具有用于放置非饱和土体的内腔的剪切盒；

2)、往所述剪切盒的内腔分层放置非饱和土体，利用竖向加载机构对所述内腔中的非饱和土体施加竖向作用力，以使所述非饱和土体固结；

3)、将吸力量测传感器插设于所述剪切盒侧壁中的吸力孔，并等待所述吸力量测传感器的吸力数据平衡；

4)、利用水平加载机构给所述上剪切盒及下剪切盒施加方向相反的水平作用力，以使所述上剪切盒与下剪切盒于水平方向错位移动；

5)、利用摄像头监测所述剪切盒透明侧壁上控制区域处的非饱和土体的位移变化。

9.如权利要求8所述的可视化土工直剪切方法，其特征在于，于所述步骤1)中，将所述上剪切盒叠设在所述下剪切盒上前，分别在所述上剪切盒下端面及所述下剪切盒上端面上涂设润滑层。

10.如权利要求8或9所述的可视化土工直剪切方法，其特征在于，于所述步骤1)及步骤2)之间，利用可拆卸的固定结构将所述上剪切盒与下剪切盒固定，待利用所述水平加载机构对所述上剪切盒与下剪切盒之间施加方向相反的水平作用力之前，将所述固定机构拆除。