[发明专利]一种粗粒土多尺度原位强度测试装置及测试方法

说明书

本发明提供一种粗粒土多尺度原位强度测试装置及测试方法，属于土的力学性能试验领域，包括施力装置、压力表、第一承压板、第二承压板和位移监测装置；施力装置置于试坑中，第一承压板和所述第二承压板分别设置于施力装置两端，且第一承压板和所述第二承压板形状、尺寸相同，且第一承压板和第二承压板可更换为多种尺寸。本发明在测试地点开挖试坑进行原位测试，克服了人工制备土样无法保持粗粒土试样的原始结构和应力状态的缺陷，适用性广，同时采用多尺度承压板分别测试，有效减小了单一尺寸承压板带来的误差，试验精度高，且操作方便，高效。

技术领域

本发明涉及土的力学性能试验领域，特别是涉及一种粗粒土多尺度原位强度测试装置及测试方法。

背景技术

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，岩土体抗剪强度测试主要有常规三轴剪切试验和直接剪切试验。

常规三轴剪切试验是模拟岩土体受轴对称压力条件下进行岩土体变形和破坏的试验。圆柱形的岩土试样在不同的围压作用下，使粗粒土试样得到固结，固结后逐渐施加轴向压力直至试样破坏。由于试验室加荷条件的限制，常规试验的试样尺寸不能满足粗粒土的要求，对于含较大粒径的粗粒土则无法进行测定，实验室的质量替代等方法的测试结果也会造成一定的误差。另一方面，三轴剪切试验中需要人工制备试样，无法保持粗粒土试样的原始结构和应力状态，所得到的粗粒土的内摩擦角和内聚力c较大程度地无法反映原状土的力学性状。

室内直剪试验是对土体进行规定剪切面的条件下进行的剪切试验，其设备简单，操作方便，因而广为使用。常用的试验仪器有大型直剪试验仪和常规的直剪试验仪。但由于试验前都需人工制备试样，存在粗粒土原始结构和应力状态扰动的问题，对于常规的直剪试验，试样较小，忽略大粒径后的试验结果会导致较大的误差。鉴于粗粒土的“尺度效应”对其力学参数的影响的重要性，开展原位测试是十分必要的。

目前，现场水平直剪试验以水平推剪试验应用较为广泛，但是存在的缺陷主要是，试验装置中受力板尺寸单一，剪切过程中受力面的尺寸对试验结果的影响并没与考虑在其中。

即在测试中，须考虑岩土试样的“尺寸效应”。一般情况下，岩土试样的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高。

在粗粒土的原位推剪试验过程中也存在这一现象，采用单一尺寸的承压板导致试验结果不够准确。

因此，业内亟需一种多尺度，试验误差小，适用性广，能快速、精准的获取粗力土抗剪强度性质指标的测试装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种粗粒土多尺度原位强度测试装置及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，使粗力土抗剪强度性质指标的测试过程能有效减小了单一尺寸承压板带来的误差，克服了实验室测试粗粒土性能存在的缺陷，适用性广，且试验快速、准确。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种粗粒土多尺度原位强度测试装置，包括施力装置、压力表、第一承压板、第二承压板和位移监测装置；所述施力装置置于试坑中，所述第一承压板和所述第二承压板分别设置于所述施力装置两端，且所述第一承压板和所述第二承压板形状、尺寸相同，且所述第一承压板和所述第二承压板可更换为多种尺寸；所述压力表用于测定所述施力装置对所述第一承压板或所述第二承压板施加的力的大小，所述位移监测装置用于测定所述第一承压板或所述第二承压板水平方向的位移。

可选地，所述第一承压板和所述第二承压板为面积为900cm2、1600cm²或2500cm²的正方形板。

可选地，所述第一承压板与所述施力装置之间设置有第一垫板，所述第二承压板与所述施力装置之间设置有第二垫板。

可选地，所述第一垫板和所述第二垫板上设置有尺寸与所述施力装置的两端相适应的凹槽。