[发明专利]一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方法

说明书

本发明公开一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方法，属于岩土、地质和环境等研究技术领域。针对现有直接剪切试验测试技术精度不足，抗干扰能力差，测量参数有限等问题，本发明提供了一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方法。本发明提供的装置主要包括下剪切盒—测量装置、恒温水浴槽、加热制冷循环器以及加载装置四个部分，利用拉压应力传感器和孔隙水压力传感器作为结构物的内部高精度测量部件，给出了不同温度和粗糙度下结构物—土界面性质的测试及计算方法，利用该方法可以测量结构物—土接触面的界面强度和孔隙水压力，通过计算分析可以得到结构物—土界面的粘聚力和摩擦角与温度和粗糙度以及剪切速率之间的关系。

技术领域

本发明属于岩土、地质和环境等研究领域，涉及一种直接测量不同温度下 界面剪切强度的测试系统及方法。

背景技术

海洋工程的结构基础在安装和服役过程中，不可避免地会与海床土体产生 复杂的相互作用。结构物—土界面问题在岩土工程中屡见不鲜，结构物—土接 触面常由于产生较大剪应力导致接触面出现局部脱开、错位、滑动等非连续性 变形现象，严重影响结构承载性能及稳定性。因此，准确地掌握结构物—土界 面的性质对于海洋工程结构稳定性和安全性十分重要。

直接剪切试验作为一种室内测试手段，其测试结果可获得用来评价土体及 结构物—土界面性质的实验参数——剪切强度，以此来判断海床地基承载性能 及稳定性。目前，直接剪切试验测试技术在工程设计和评估中得到了广泛应用， 但同时也存在一些缺陷，例如，结构物—土的接触面在剪切过程中不断减小、 无法测量剪切面的孔隙水压力以及不能进行不同温度条件下的剪切试验等问 题。另一方面，除结构物—土的接触面外，还有直接剪切试验设备中多个仪器 构件间的接触面，从而导致实测的结构物—土接触面的剪切强度高于实际。针 对上述问题，提出一种能够直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方 法尤为重要。

本发明提供了一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及方法， 利用不同粗糙度的摩擦板测量装置进行结构物—土的直接剪切试验，可以直接 获取结构物—土界面的真实剪切强度以及界面处孔隙水压力的发展规律，从而 可忽略仪器构件间的摩擦力对测量结果的影响。同时，利用热交换技术进行不 同温度下结构物—土试样的直接剪切试验，对于不同试验环境下，提高试验测 试结果的精度，准确地反映结构物—土界面的性质具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统及 方法，以克服现有手段的不足。可以实现不同温度和粗糙度条件下结构物—土 界面剪切强度和孔隙水压力的直接测量，测量结果能够准确地反映结构物—土 界面的性质。

本发明的技术方案：

一种直接测量不同温度下界面剪切强度的测试系统，包括下剪切结构物— 测量装置、恒温水浴槽1、导热管2、加热制冷循环器3、水浴槽盖板4、下剪 切盒传力梁5、试样加载顶板6、试样加压帽7、传力杆8、法向位移传感器9、 弹簧架10、法向应力施加装置11、试样12、电信号解调仪13、温度传感器14、 密封环一15、密封环二16、法向应力传感器17、水平位移施加装置18、水平 位移传感器19、滑道20、下剪切盒承台21、电缆一22、计算机23、孔隙水压 力传感器30、水平作动轴37、水平固定轴38、试样剪切盒40、试样盒传力梁 41、密封环三42、水平固定装置43、水平应力传感器44、排水阀45、阀门一 46和阀门二47；