[发明专利]一种多功能原位岩土体扭剪试样装置

说明书

一种多功能原位岩土体扭剪试样装置包括支撑平台、及设在所述支撑平台上端的伺服电机、液压千斤顶，在所述支撑平台下端设有伸缩杆、推杆，所述伸缩杆上端穿过支撑平台与伺服电机传动轴连接，所述推杆上端穿过支撑平台与液压千斤顶连接；伸缩杆下端固定齿轮A；推杆通过连接件与试样套筒连接，齿轮B套接在所述试样套筒上，齿轮B与固定齿轮A相啮合。本扭剪力学试验仪采用力传感器不仅控制液压千斤顶所施加的法向压力，还可以控制液压千斤顶所施加的法向拉力，伺服电机与液压千斤顶的协作，同时给试样施加法向压（拉）力和侧扭转力，进行现场试样的压（拉）扭剪力学试验，使对现场试样进行力学性能研究成为可能。

技术领域

本发明属于岩土工程力学试验仪器领域，涉及一种多功能原位岩土体扭剪试样装置。

背景技术

岩土体的抗剪强度参数是岩土工程变形稳定分析的基础参数，通常的获取方法是室内试验和现场试验。其中，在现场试验一般进行的是直剪试验，而且法向应力考虑的是压应力，也即进行的是压剪试验。但是工程中的很多岩土体不仅存在压剪的应力状态，而且在较多情况下存在拉剪的应力状态，如边坡坡肩位置。以往的研究表明，拉剪应力状态和压剪应力状态下岩土体的力学特性差异明显，因此，有必要考虑工程岩体实际赋存条件，进行相应应力状态的试验。

扭剪试验是新型的剪切试验方法，通过施加扭转力实现剪切荷载的施加，可以保证在剪切的过程中剪切面积的恒定，在室内试验中已经应用较多，但主要加载方式是竖直方向施加压应力，水平方向施加扭转剪切荷载，也即压剪试验。但由于野外环境复杂，大型室内扭剪仪器与设备很难满足现场要求，难以实现野外岩体的扭剪力学试验，而且在试验过程岩土体试样的原位性无法保证。

为了更好的研究岩土体复杂应力状态下的力学性质，为岩土体质量评价提供参考。因此，本发明重点研发一种多功能原位岩土体扭剪试样装置，实现现场岩土体试样的原位扭剪试验，包括压剪和拉剪试验。

发明内容

本发明旨在提出可进行压剪力学试验、拉剪力学试验的一种多功能原位岩土体扭剪试样装置，操作便利，打破了试样室内力学试验的局限性，实现了野外试样现场扭剪力学试验的可操作性。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种多功能原位岩土体扭剪试样装置包括支撑平台、及设在所述支撑平台上端的伺服电机、液压千斤顶，在所述支撑平台下端设有伸缩杆、推杆，所述伸缩杆上端穿过支撑平台与伺服电机传动轴连接，所述推杆上端穿过支撑平台与液压千斤顶连接；

所述的伸缩杆下端固定齿轮A；

所述的推杆通过连接件与试样套筒连接，齿轮B套接在所述试样套筒上，齿轮B与固定齿轮A相啮合。

优选的，所述连接件为圆铁柱、圆盘；

所述圆盘放置于试样套筒上，圆铁柱设置在圆盘上表面、并与推杆相接触。

优选的，所述连接件为圆形环形螺母A、圆形环形螺母B、圆环；

在所述推杆底部设有一或二个圆孔A，在所述试样套筒上端设有一或二个圆孔B，一个或二个圆形环形螺母A穿入一个或二个圆孔A中，一个或二个圆形环形螺母B穿入一个或二个圆孔B中，圆环上端设有圆形环形螺母A固定孔、下端设有圆形环形螺母B固定孔，圆环上端套设在推杆下端、下端套设在试样套筒上端。

优选的，所述试样装置还包括力传感器，力传感器与液压千斤顶、伺服电机连接关系。力传感器是控制液压千斤顶所施加的法向压（拉）力，以及监测伺服电机的转轴带动齿轮转动而施加的侧扭转力，从而的得到试样的抗剪强度。

优选的，所述试样套筒表面有螺纹，采用上环形环形螺母、下环形环形螺母将齿轮B固定在套筒上。

本发明所述的一种多功能原位岩土体扭剪试样装置具有以下优势：