[发明专利]冻融条件下岩土体散体物料的直剪测试装置及其测试方法

权利要求书

1.冻融条件下岩土体散体物料的直剪测试装置，其特征在于，包括：

应力加载系统，包括竖直方向连续加载系统(2)、水平方向连续加载系统(6)；

试件控制系统，包括基座(14)和装载试样的剪切盒；剪切盒防止在基座(14)上；加载活塞板(15)位于剪切盒上方，并且两者间留有间距；还包括设置在最顶部的轴向压力钢板(12)，轴向压力钢板(12)通过光轴杆(10)固定在基座(14)上方，光轴杆(10)两端均有螺母(11)锁紧；基座(14)两侧分别固定有侧向压力钢板(13)；竖直方向连续加载系统(2)固定在轴向压力钢板(12)下表面；水平方向连续加载系统(6)固定在侧向压力钢板(13)上；

冷热温控循环系统，包括可拆装保温罩(17)、冷热循环液管路(20)、大功率冷浴循环机(19)；可拆装保温罩(17)安装在上剪切盒(4)、下剪切盒(7)外部；可拆装保温罩(17)通过冷热循环液管路(20)与大功率冷浴循环机(19)连接；

数据采集系统，对试样施加的压力、试样的位移、剪切盒内温度进行采集。

2.根据权利要求1所述的冻融条件下岩土体散体物料的直剪测试装置，其特征在于，所述的剪切盒包括上剪切盒(4)、下剪切盒(7)，上剪切盒(4)、下剪切盒(7)之间用钢珠(9)连接，下剪切盒(7)与基底(14)间用钢珠(9)连接。

3.根据权利要求1所述的冻融条件下岩土体散体物料的直剪测试装置，其特征在于，所述的数据采集系统，包括采集压力信号的竖直方向压力传感器(1)、水平方向压力传感器(5)，采集位移信号的垂直位移传感器(3)、水平位移传感器(8)，测温元件(16)、温度感应器(21)；所述的竖直方向压力传感器(1)、垂直位移传感器(3)均安装在竖直方向连续加载系统(2)上；水平方向压力传感器(5)、水平位移传感器(8)均安装在水平方向连续加载系统(6)上；测温元件(16)安装在可拆装保温罩(17)上；温度感应器(21)安装在下剪切盒(7)内；所述的竖直方向压力传感器(1)、水平方向压力传感器(5)、垂直位移传感器(3)、水平位移传感器(8)，测温元件(16)、温度感应器(21)分别与电脑(18)通讯连接。

4.根据权利要求1所述的冻融条件下岩土体散体物料的直剪测试装置的测试方法，包括以下步骤：

(1)将实验所用的试样放置剪切盒内，盖上可拆装保温罩(17)，打开大功率冷浴循环机(19)，进行冻融处理，实验选择在-20℃冰冻6h，在15℃融化6h作为一个冻融循环周期，达到要求的冻融次数后进行直剪实验；

(2)利用竖直方向连续加载系统(2)通过加载活塞板(15)对上剪切盒(4)施加一定的正应力，水平方向连续加载系统(6)以一定的剪切速率1.4mm/min提供水平方向的剪切力，当试件水平变形达到试样尺寸的15％～20％时，可认为试样已经破坏；

(3)利用压力传感器分别记录剪切盒内试件受到的垂直压力和水平压力，利用位移传感器记录试件在加载过程中产生的轴向位移和侧向位移，记录整个过程剪切力与位移的变化，并根据数据来拟合一条应力-位移曲线；

(4)重新装进新的试样于剪切盒中，盖上可拆装保温罩(17)，打开大功率冷浴循环机(19)，当经历相同的冻融次数后，通过改变正应力大小，重复上述的直剪实验；

(5)经过多组试验后，整理数据，计算试样的内摩擦角和粘聚力c。