[实用新型]一种土体原位钻孔剪切测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土性能测试装置，尤其是一种在原位测量细颗粒砂土，粘土和粉土土体的抗剪强度参数的装置。

背景技术

在岩土工程技术中，土的抗剪强度指标粘聚力和内摩擦角是重要力学性质，是工程设计计算的重要参数。通常测定土体抗剪强度指标采用的是室内剪切试验和原位剪切试验。室内剪切试验包括三轴实验和直接剪切试验，需要几个小时甚至几天时间来进行试验，而且通过现场取样，试样制作等等过程，对土体扰动非常大，排水条件也难以控制，上述因素均会造成测试结果和实际结果出入非常大。原位剪切试验在土体原位进行，土体保持天然含水率和天然应力状态，使试验结果真实可靠。但是常规原位剪切试验的周期长，人力、物力、时间上的耗费较大，试验过程中需要安装千斤顶以及反力装置，受场地条件制约明显，在工程建设项目开展前施行难度较大。

鉴于现有室内和原位试验方法的局限性，岩土工程界一直在寻找快速、简易、较可靠的确定土体，特别对软、中、硬土体的抗剪强度参数的原位测试手段。目前在国内应用广泛的岩石钻孔剪切测试装置可以在测试现场快速检测软岩和无法取芯岩石的剪切强度，具有操作简单和测试精度高的优点，但是对于强度远远小于岩石的土体并不适用。国内外现有的钻孔土体剪切测试装置构造过于复杂，钻孔后不能保证洞口附近实验面的绝对平整和试验仪器与孔洞轴线垂直，并且由于钻孔原因经常会导致洞口坍塌，导致无法正常安装测试装置。

实用新型内容

鉴于以上陈述的已有方案或相关技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种土体原位钻孔剪切测试装置，能够方便快捷地在岩土工程建设中确定工程现场土体的抗剪强度参数。而且对于软、中、硬土体均适用。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种土体原位钻孔剪切测试装置，其主要由操作平台100、竖向拉力机构200、剪切探头300、支承油缸和加压气泵400组成；操作平台100为一具有四脚支架的平台；一对支承油缸(520和530)将竖向拉力机构200支承在操作平台100上；拉杆600的一端与竖向拉力机构200的动力输出端相连，其另一端通过柔性挂链610挂置剪切探头300，竖向拉力机构200为拉杆600的竖向运动提供动力；剪切探头300具有两块环形锯齿剪切板：即第一环形锯齿剪切板310和第二环形锯齿剪切板320，双向活塞气缸330的气缸与第一环形锯齿剪切板310固联，双向活塞气缸330的活塞332与第二环形锯齿剪切板320固联；双向活塞气缸330的左气缸333和右气缸334分别通过气路与加压气泵400气路连接；操作平台100上设置有反应支承油缸油压的压力表510；加压气泵400气路设置有反应气路压力的气压表410。

采用如上的结构，竖向拉力机构带动拉杆在竖直方向运动，运动产生的作用于支承油缸的反作用力(此反作用力与土样剪切力数值相等)与剪切面积的比值(此比值即剪切应力)显示在测力计上。环形锯齿剪切板外部边缘布置两排剪切齿，在施加正应力时剪切齿嵌入到孔壁土体中来增加咬合作用，同时剪切板的剪切面有效面积是确定的，结合剪切拉力可以确定剪切应力。所述的加压工具可以根据实际需要采用不同规格的产品。

试验时在不同钻孔位置上进行不同正应力下的孔壁土体剪切试验，并利用不同正应力下的土体剪切破坏试验数据绘制破坏曲线，用以确定土体抗剪强度指标。

本实用新型装置实验时，钻孔剪切试验可以在原位快速确定土体粘聚力和内摩擦角，且相对于室内试验和钻孔剪切试验得到的数据更加简单和精确，装置便携性好：构造简单，一个人就可以完成试验操作和数据的采集，可以快速根据现场试验的结果决定是否继续多组试验，比室内三轴试验和直剪试验对土的扰动性小适用性强，可直接利用工程初期地质勘查阶段的取土钻孔进行试验,不重复钻孔,不浪费资源。

附图说明如下：

图1为本实用新型一种土体原位钻孔剪切测试装置整体示意图。

图2为本实用新型剪切探头纵向剖面图。

图3为本实用新型剪切探头俯视图。

图4为本实用新型环形锯齿剪切板立体图。。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。