[发明专利]一种砂土与结构接触面剪切特性的观测方法

说明书

本发明涉及一种砂土与结构接触面剪切特性的观测方法，包括以下步骤：(1)取上下两个剪切盒叠放，下部安置结构物，上部填试验砂土；(2)在试验砂土上均匀开设多排定位孔；(3)再往定位孔内灌满上色砂土；(4)按设计要求对剪切盒施加特定荷载；(5)拆下上部剪切盒的一端，从外到内除去试验砂土，并完全暴露每一排的上色砂土条的形状，采集每一个上色砂土条的剪切变形临界点的空间位置；(6)对获得的所有上色砂土条的剪切变形临界点进行拟合得到空间曲面，即得到所述特定荷载下剪切带的空间分布。与现有技术相比，本发明可以很方便的观测结构物表面土颗粒的变形形态，揭示土与结构物相互作用时剪切带的空间分布特性。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程试验研究的观测方法，尤其是涉及一种室内大型直剪试验中砂土与结构接触面剪切特性的观测方法。

背景技术

土与结构的相互作用问题在岩土工程中广泛存在，一直是岩土工程领域长期研究的课题。如挡土结构中墙与墙后土的接触、土坝混凝土心墙和土的接触、桩与桩周土体的接触、土工织物与土的接触等等。由于两种接触材料物理力学性质差异很大，因此，在受到外部荷载时，两种材料的变形也不一致，这样就会在界面上产生较大的剪应力，影响结构的受力安全。因此，正确地分析接触面上的受力变形机理和剪切破坏的发展，并进行合理的计算，对结构的安全是至关重要的。土与结构接触面的剪切特性的研究是解决土与结构相互作用的前提和理论基础。

目前对土与结构物剪切特性研究主要有试验研究和数值模研究。试验研究主要是大型直剪试验，数值模拟主要有限元和离散元的方法。目前试验研究的不足之处有：(1)不能实现接触面的可视化；(2)不能很好地观察剪切带的变形形态。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种砂土与结构接触面剪切特性的观测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种砂土与结构接触面剪切特性的观测方法，包括以下步骤：

(1)取上下两个剪切盒叠放，在下部的剪切盒内安置结构物，上部的剪切盒内填试验砂土，保证结构物上表面与下部的剪切盒的上边缘齐平，结构物与试验砂土接触；

(2)在试验砂土上均匀开设多排定位孔，并保证定位孔垂直贯穿整个试验砂土并直至结构物表面；

(3)再往定位孔内灌满上色砂土，形成上色砂土条；

(4)按设计要求对剪切盒施加特定荷载，使试验砂土与结构物之间发生剪切；

(5)拆下上部剪切盒的一端，从外到内除去试验砂土，并完全暴露某一排的上色砂土条的形状，采集每一个上色砂土条的剪切变形临界点的空间位置；

(6)重复步骤(5)的操作，进行下一排的上色砂土条的剪切变形临界点的空间位置的采集；

(7)对获得的所有上色砂土条的剪切变形临界点进行拟合得到空间曲面，即得到所述特定荷载下的试验砂土与结构物的剪切带的空间分布。

上色砂土条的形成具体包括以下方法：

(a)取均匀分布有限位孔的限位板放置在试验砂土上，用成孔器通过限位孔在试验砂土上开设刚好贯穿试验砂土的定位孔；

(b)再取上色砂土从限位孔处灌入定位孔，灌满后取出限位板，即在试验砂土中形成上色砂土条。

优选的，所述的上色砂土通过以下方法制成：取与试验砂土材质一样的砂土，置于上色染料中浸泡，烘干，即得到上色砂土。

更优选的，所述的上色染料为在水中不褪色的上色油性染料。

更更优选的，所述的上色油性染料为红色油性染料。

优选的，上部的剪切盒由四块钢板活动连接组成矩形的可拆卸结构。