[发明专利]一种考虑降雨和爆破振动反复作用的岩土体剪切流变仪

说明书

本发明提供了一种考虑降雨和爆破振动反复作用的岩土体剪切流变仪，整体包括剪切流变单元、干湿循环单元、爆破扰动单元和用于检测下剪切盒位移的CCD位移自动量测系统，爆破扰动单元通过刚性支架和振动电机对剪切流变单元提供扰动，模拟爆破荷载，刚性支架由竖向支撑杆件、上刚性杆件和下刚性杆件构成，竖向支撑杆件与上、下刚性杆件的连接位置可调，调整传递至加压系统的扰动大小，实现不同强度的扰动荷载，实现流变试验过程中爆破荷载的定量模拟；本发明可在剪切流变试验过程中有效模拟不同频率、强度与周期的爆破荷载及降雨的反复作用，准确测量试验过程中试样的位移变化情况，用于定量研究岩土体在降雨和爆破振动反复作用下的剪切流变特性。

技术领域

本发明涉及一种岩土体剪切流变仪，具体涉及一种考虑降雨和爆破振动反复作用的岩土体剪切流变仪，属于岩土工程技术领域。

背景技术

岩土体的流变性质即指其随时间变化的变形性质，主要包括蠕变、松弛及弹性后效，岩土体的流变性质是在进行重大工程设计与稳定性分析时必须要考虑的重要因素。作为自然界最活跃的因素之一，水对于岩土体变形、强度性质有极大的影响，主要包括软化、冲刷、化学腐蚀、动水压力等；此外，在水利、交通、矿山等领域的施工中，爆破是进行坡形改造、地基处理、矿石开采等工作的必要程序，因此，对于这些工程边坡长期稳定性的分析，降雨和爆破振动的反复作用对岩土体流变特性的影响不可忽视。

常规剪切流变的基本步骤包括试样取样与加工、法向压力施加、逐级施加剪应力(每一级变形稳定之后施加下一级剪应力)直至试样破坏。岩土体流变性质的研究方法主要包括现场原位流变试验与室内试验，相对于现场试验，室内试验具有经济易行、数据采集与处理方便、试验条件可控性强等优点，因此室内试验现已成为研究岩土体流变性质的主要手段。

对于动荷载扰动下岩土体流变性质的研究主要采用三轴卸荷流变试验的方式，对于降雨影响下岩土体流变性质的研究主要采用先对试样进行干湿循环处理再进行流变试验的方式，但这些模拟方式显然与实际中降雨与爆破荷载的作用方式不符。此外，目前的剪切流变试验装置中，试样变形多采用千分尺或在试样表面贴应变片的方式测定，但是这些测定方式主观因素太大，如千分尺或应变片的位置、变形量大小等，且在添加爆破荷载扰动时采用自动计数方式会存在很大的误差，如何合理模拟爆破扰动对于岩土体流变性质的影响并准确测定变形量是岩土体流变性质试验研究中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对先有技术的不足，提供一种可模拟多种爆破荷载频率与强度，并能在流变试验过程中对试样进行干湿循环，适用于降雨和爆破振动反复作用下各类岩土体流变性质研究的试验装置。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种考虑降雨和爆破振动反复作用的岩土体剪切流变仪，至少包括由反力架、法向加压系统、切向加压系统、上剪切盒和下剪切盒构成的剪切流变单元和用于检测下剪切盒位移的位移量测系统，下剪切盒位于反力架的底座上，法向加压系统和切向加压系统均通过反力架支撑并且分别作用于上剪切盒和下剪切盒，还包括干湿循环单元和爆破扰动单元；干湿循环单元由水槽、水泵、进水管、电热丝、出水管和底板开设透水孔的水箱构成，水槽、进水管、水箱、上剪切盒、下剪切盒和出水管顺序连通，水泵安装于进水管上，电热丝封装于上剪切盒和下剪切盒的盒壁中；所述爆破扰动单元包括作用于法向加压系统的法向扰动组件和作用于切向加压系统的切向扰动组件，法向扰动组件和切向扰动组件均由刚性支架及其支撑的振动电机构成，振动电机安装于刚性支架上并通过刚性支架作用于法向加压系统和切向加压系统，所述刚性支架由竖向支撑杆件以及通过竖向支撑杆件连接的上刚性杆件和下刚性杆件构成，竖向支撑杆件与上刚性杆件和下刚性杆件的连接位置均可调，下刚性杆件固定于反力架的底座上，振动电机固定于上刚性杆件的活动端；所述位移量测系统为CCD位移自动量测系统，由光源发射器、CCD芯片和带孔的挡光片构成，光源发射器和挡光片均固定于下剪切盒上，CCD芯片固定于底座上，挡光片位于光源发射器与CCD芯片之间，光源发射器与挡光片的孔位置相对。