[实用新型]一种叠环式环剪仪有效

专利信息
申请号: 201820172462.5 申请日: 2018-02-01
公开(公告)号: CN208125529U 公开(公告)日: 2018-11-20
发明(设计)人: 陈志超;柳侃;叶龙珍;张智超 申请(专利权)人: 福建省地质工程勘察院
主分类号: G01N3/24 分类号: G01N3/24
代理公司: 江苏楼沈律师事务所 32254 代理人: 吕欣
地址: 350000 福建省福州*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 叠环 竖向 扭转机构 变形 剪切盒 复杂结构 加压机构 施压机构 土体 本实用新型 材料接触面 变形规律 变形过程 剪切变形 模拟领域 特征研究 岩土测试 岩土试样 剪切 大位移 软弱层 自由性 土层 可用 转动 搜索 滑坡 施加 研究
【说明书】:

本实用新型属于岩土测试技术和变形模拟领域,特别用于土体连续大位移剪切变形特征研究和复杂结构土体变形模拟,具体为一种叠环式环剪仪,包括竖向加压机构、扭转机构、竖向辅助施压机构以及叠环剪切盒机构;叠环剪切盒机构设于扭转机构上,能在扭转机构的带动下转动;竖向加压机构能通过竖向辅助施压机构向叠环剪切盒机构施加竖向压力;可进行不同高度岩土试样的无限变形环形剪切,并能使试样在变形过程中具有一定的自由性和连续性;也可用于研究不同材料接触面变形规律、模拟复杂结构土层滑坡长距离变形以及软弱层搜索。

技术领域

本实用新型属于岩土测试技术和变形模拟领域,特别用于土体连续大位移剪切变形特征研究和复杂结构土体变形模拟,具体为一种叠环式环剪仪。

背景技术

自然界土体结构复杂,在同样复杂的应力的作用下存在多种剪切变形过程,如可以形成带状的塑性变形,也可以以某一软弱面形成近似面状的刚性滑移,更有碎石在剪切带附近形成的滚动变形。另外,如果考虑时间和空间维度,剪切带的形态和强度特征则更为复杂。土体的这种复杂性质使一般的力学模型都无法对其进行有效的解释,因此,人们更希望通过剪切试验模拟其变形过程,从而出现了诸如直剪试验、三轴试验、单剪试验、环剪试验和空心扭剪试验等多种试验手段来获得土体的抗剪强度参数和变形特征。

对于土体或者类土体的强度参数应用最广的是直剪试验和三轴试验。直剪试验是通过上下剪切盒相对移动,使土体沿预设剪切面剪切变形,并通过获取剪切过程中的竖向压力和水平力关系得出抗剪强度参数。虽然,直剪试验操作简单,但也存在明显的缺点:1、直剪试验采用固定剪切面,但多数物体在破坏前后均存在弹性变形和塑性变形阶段,剪应变集中区和变形破坏区应呈带状而非面状,采用固定剪切面得出的强度参数与实际情况存在差距;2、采用固定剪切面容错率低,对试样均匀性较为敏感,其成果易受剪切面附近的坚硬块体、缺陷等不均匀物质影响;3、剪切过程由于上下试样的错动,使剪切面积发生变化,影响实验结果;4、直剪试验剪切距离较小,无法完成大位移剪切。三轴试验虽然对于剪切面的宽度和位置提供一定的自由度,但是其同样具有易受剪切面附近的坚硬块体、缺陷等不均匀物质影响以及剪切距离小的问题。另外,三轴试验对制样要求较高,容易因为样品的缺陷产生附加的拉张和鼓胀现象。而空心扭剪试验是在三轴试验的基础上施加水平向的扭力,其主要目的在于控制主应力轴方向的变化,因此存在的问题与三轴试验相同。

目前也有通过单剪试验获取土体试样剪切特性,单剪仪实际是通过增加剪切面使试样剪切变形过程趋于连续。但受叠环约束作用,其本质仍为直剪试验,一定程度上仍存在直剪试验的问题。另外,单轴试验同样无法完成大位移的剪切过程。

对于土体大位移剪切一般则采用环剪仪。环剪试验是获取土体残余强度的较好方法。其采用环形扭转剪切,剪切面积不变且具有无限的剪切位移,有效的解决了直剪试验中的部分问题。但由于其仍采用单一剪切面,得出成果仍为单一界面的滑动摩擦力,无法考虑剪切变形过程中产生的其他变形状态和其他潜在剪切面的位移,且对试样均匀性仍较为敏感。如中国专利CN106644765A公开的一种用于室内试验桩土界面的环剪仪,包括扭剪装置、竖向压力伺服装置、支架、位移计及样本剪切盒,所述扭剪装置处于环剪仪的底部,所述样本剪切盒安装在下底板上,所述下底板与扭剪装置转动连接,所述竖向压力伺服装置压在所述样本剪切盒上方,所述位移计安装在竖向压力伺服装置上并用于检测样本剪切盒位移的数据,所述样本剪切盒中设置有被检测土样及桩体样本。以及中专利 CN105067453公开了一种圆环形土样的环剪仪,包括工作架、驱动装置和加压装置,它还包括旋转盘、固定套筒、加压饼、扭矩传感器和扭矩传感器固定架,旋转盘的圆盘中心固定圆柱形的转台,旋转盘与驱动装置传动连接;固定套筒在旋转盘上方,固定套筒与工作台固定,静台可转动固定在转台上,加压饼中心具有通孔、二侧设有加压连接块,连有加压装置,加压饼下端具有环状凸起;工作台上固定支撑杆,扭矩传感器固定架固定在支撑杆上,扭矩传感器固定在扭矩传感器固定架上,扭矩传感器下端设有定位梢,静台上端连有连接柱,连接柱的上端面设有定位孔,所述定位梢落入定位孔中。它可测定圆环形土样环形方向抗剪强度,以便更加全面了解土、砂石等力学性能。

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