[实用新型]一种岩土材料高速剪切试验装置

说明书

本实用新型提供了一种岩土材料高速剪切试验装置，包括机架系统、荷载系统、驱动系统和试验系统，试验系统采用隔热的带有缸盖的试验缸体为试验提供密闭且相对隔热的试验空间，所述试验系统包含旋转剪切盘和固定剪切盘，旋转剪切盘置于所述试验缸体内底部并与步进电机的传动轴连接，固定剪切盘处在旋转剪切盘的站上方，由数控液压千斤顶对其施加法向载荷；所述试验系统包含试验空腔，在所述试验空腔内安装有安全气阀、温度传感器和气压传感器。本实用新型在密闭且相对隔热空间内，实现岩土材料稳定的高速剪切，从而完成岩土材料高速剪切汽化效应的定量研究。

技术领域

本实用新型属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种岩土材料的高速剪切试验装置，主要用于测试岩土材料在高速剪切作用下，其内部温度和汽化压强的变化规律。

背景技术

高速远程滑坡是国内外普遍发生的地质灾害，具有运动速度快、运移距离远等典型特征，大多数高速远程滑坡都造成了大量的人员伤亡和财产损失。目前，高速远程滑坡的成因机制，依然是岩土工程界的未解难题之一，国内外学者对此开展了大量研究。实例研究和理论计算结果均表明：滑面剪切带在高速摩擦过程中产生的热量，可导致滑面剪切带本身及其内部赋存的水分受热后发生汽化。高速剪切汽化产生的高压气体，在滑坡体下侧形成一个气垫，气垫效应使得滑坡体在极低摩阻力的作用下，运移相当长的距离。对于滑面剪切带的高速剪切汽化效应，目前仅有理论层面计算分析，尚未有试验装置可用于定量研究。

岩土材料高速剪切试验装置的开发，首先需要实现稳定的高速剪切过程，其次需要在密闭且相对隔热的空间内开展。目前，岩土工程试验技术领域相关的剪切装置，主要存在两个方面的缺陷：1、现有的岩土材料剪切试验装置，均是用于岩土材料力学特性的测试，剪切速度慢，剪切行程短，无法实现高速剪切；2、现有的岩土材料剪切试验装置，试验过程中岩土材料均处于开放的试验环境中，无法收集剪切过程中产生的热量。因此，目前尚未有满足要求的试验装置，可用于岩土材料高速剪切汽化效应的定量研究。

实用新型内容

本实用新型首先要解决的技术问题是提供一种岩土材料高速剪切试验装置，在密闭且相对隔热空间内，实现岩土材料稳定的高速剪切，从而完成岩土材料高速剪切汽化效应的定量研究。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种岩土材料高速剪切试验装置，其特征在于：包括机架系统、荷载系统、驱动系统和试验系统，所述荷载系统、所述驱动系统和所述试验系统均安装于所述机架系统内，所述荷载系统安装于所述机架系统的顶部，通过数控液压千斤顶为试验提供稳定可控的法向荷载，所述驱动系统安装于所述机架系统的底部，通过步进电机为试验提供持续可控的旋转动力，所述试验系统安装于所述机架系统中部，采用隔热的带有缸盖的试验缸体为试验提供密闭且相对隔热的试验空间，所述试验系统包含旋转剪切盘和固定剪切盘，旋转剪切盘和固定剪切盘的高度总和小于试验缸体的内腔高度，所述旋转剪切盘置于所述试验缸体内底部并与步进电机的传动轴连接，固定剪切盘处在旋转剪切盘的站上方，由数控液压千斤顶对其施加法向载荷；

所述试验系统包含试验空腔，所述试验空腔开设于试验缸体内，处在固定剪切盘与旋转剪切盘之间的试验缸体内剪切区域，在所述试验空腔内安装有安全气阀、温度传感器和气压传感器；所述安全气阀在所述试验系统内压力超过设定值后开始工作；所述温度传感器用于实时监测高速剪切试验过程中所述试验空腔内的温度；所述气压传感器用于实时监测高速剪切过程中所述试验空腔内的气压。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述机架系统包括仪器顶板、刚性立柱、仪器底板和刚性托梁；所述仪器顶板、所述刚性立柱和所述仪器底板构成的立式箱型结构为所述荷载系统、所述驱动系统和所述试验系统提供安装及操作空间；所述刚性托梁一端与所述刚性立柱固连，另一端与所述试验系统的试验缸体固连，为所述试验系统提供稳定的支撑。