[发明专利]一种滑坡抗剪强度及其剪切带变形测试方法

说明书

技术领域

本发明是一种土工测试方法，属于土木工程或地质工程参数测试领域。

背景技术

碎石土(粗粒土、土石混合体)是一种由作为骨料的砾石或块石与作为充填料的粘土和砂组成的地质体。碎石土作为一种填料被广泛应用于土石坝、公路、铁路、机场、房屋地基等建筑工程，应用范围相当广泛。由于碎石土由块石和土组成，且两者在力学性质上呈现“极强”(块石)和“极弱”(土体)两个极端的差异性。这种差异性使碎石土在物理力学性质上呈现极端的不均匀性与极端的非线性特征，其宏观物理力学性质不能由块石或土简单叠加而成。对于碎石土滑坡强度的测试及其剪切带变形特性不能由传统的土力学剪切装置或者岩石试验机来完成，需要研制适合碎石土自身特点的新型仪器，量测其力学强度，尤其是要考虑尺寸效应对碎石土滑坡强度的影响以及随剪切变形碎石土内部软硬接触面的变形特性研究。本发明就是一种用于量测碎石土包括粗粒土、土石混合体等各种岩土体材料的抗剪强度特性及其剪切带变形特性的试验方法。

发明内容

本发明目的是提供一种滑坡抗剪强度及其剪切带变形测试方法，用于解决碎石土等各种地质体在不同固结应力状态下的强度参数测试与剪切带变形特性，为滑坡工程实践提供技术参数。

本发明的技术解决方案，其特征是采用一种试验装置进行滑坡抗剪强度及其剪切带变形测试，该试验装置包括反力架1，加载框架2，第一伺服电机3，第二伺服电机4，载样台5，上剪切盒6，下剪切盒7，轨道车8，垂直位移计9，第一水平位移计10，第二水平位移计11，第三水平位移计12，第四水平位移计13，第五水平位移计14，第六水平位移计15，第七水平位移计16，第八水平位移计17，第九水平位移计18，垂直加载轴19，水平加载轴20，加压板21，侧限柱22，传力杆23，连接端头24，第一千斤顶25，第二千斤顶26，第一支撑底座27，第二支撑底座28，水平滑轨29，第一层环30，第二层环31，第三层环32，第四层环33，第五层环34，第六层环35，第七层环36，第八层环37，上盒试样38，下盒试样39，插销眼40。第一伺服电机3连接垂直加载轴19，垂直加载轴19提供垂直压力，位于加压板21上面，加压板21连接垂直位移计9，加压板21位于上盒试样38的顶面，上剪切盒6由侧限柱22固定，上剪切盒6连接第一层环30，第一层环30连接第二层环31，第二层环31连接第三层环32，第三层环32连接第四层环33，第四层环33连接第五层环34，第五层环34连接第六层环35，第六层环35连接第七层环36，第七层环36连接第八层环37，第八层环37位于下剪切盒7之上，下剪切盒7内装有下盒试样39，下剪切盒7连接轨道车8，轨道车8可沿水平滑轨29移动到载样台5之上，水平滑轨29与加载框架2连接，第一千斤顶25连接第一支撑底座27，第二千斤顶26连接第二支撑底座28，下剪切盒7连接传力杆23和第九水平位移计18，连接端头24与水平加载轴20对准，水平加载轴20连接第二伺服电机4，第一层环30连接第一水平位移计10，第二层环31连接第二水平位移计11，第三层环32连接第三水平位移计12，第四层环33连接第四水平位移计13，第五层环34连接第五水平位移计14，第六层环35连接第六水平位移计15，第七层环36连接第七水平位移计16，第八层环37连接第八水平位移计17。上剪切盒6尺寸为长500mm，连接侧限柱22一侧的上剪切盒6的盒壁高为140mm，下剪切盒7尺寸为长500mm宽500mm盒壁高300mm，第一层环30至第八层环37高度均为20mm。上剪切盒6、下剪切盒7、第一层环30至第八层环37均采用质量轻强度高的合金材料，且进行阳极电镀防腐处理；上剪切盒6、下剪切盒7、第一层环30至第八层环37的内壁四个角均为圆形设计，圆角半径为30mm～60mm；第一伺服电机3和第二伺服电机4通过反力架1施加力，反力架1和加载框架2以及加压板21均采用高强度不锈钢材料，加压板21与上剪切盒6间的缝隙间隔为2mm～4mm；水平滑轨29为高强度不锈钢材料，且表面均涂有特富龙材料。第一伺服电机3和第二伺服电机4均可以进行快进快退操作，也可以进行匀速应变加载和应力加载，应变剪切速率为0.02～5.00mm/min，最大出力可达1000kN，出力测量精度可达0.5％FS，应力剪切速率为100～600kN/min。垂直位移计9的最大量程为150mm，测量精度可达1mm，第一水平位移计10至第八水平位移计17的最大量程均为170mm，测量精度均可达1mm。第一层环30至第八层环37之间使用直线导向轴承，层环之间可以滚动，减小摩擦阻力；上剪切盒6、下剪切盒7与第一层环30至第八层环37间使用插销固定于插销眼40内，便于装样。