[实用新型]一种三向应力边界可控的直剪试验装置

说明书

本实用新型属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种三向应力边界可控的直剪试验装置。本实用新型的装置通过由上下设置的上剪切盒和下剪切盒构成的剪切盒、外力加载系统、侧压控制系统、固定装置和透水机构的有机组合而成。本实用新型根据岩土原状体的实际应力状态，通过调控试样垂直向应力、水平双向应力，使其在各向应力边界下进行排水固结；解决了传统直剪试验装置及方法中不能考虑对围压调控的问题。本实用新型采用的试样，其断面形状为方形，在受剪过程中，使正应力保持均匀分布的。本实用新型通过控制试样的三向应力边界，其更真实地得到岩土体的抗剪强度参数，为工程安全稳定性分析提供可靠依据。

技术领域

本实用新型属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种三向应力边界可控的直剪试验装置。

背景技术

直剪试验构造简单，操作方便，是测定土的抗剪强度的一种常用方法，试验的原理是库仑定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比。将土制备成几份试验，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力进行剪切，得其剪坏时的剪应力，即为抗剪强度，然后，根据剪切定律确定土的抗剪强度指标粘聚力和摩擦角。抗剪强度在工程应用中具有重要的参考价值，可以估算地基承载力，评价地基稳定性，计算挡土墙土压力等。

常规的直剪试验是将试样置于直剪仪的固定上盒和活动下盒内，试验时先在土样上施加垂直压力，然后对下盒施加水平推力，上下盒之间的错动使土样受剪破坏，试验装置内并未考虑试样的原始赋存应力状态以及剪切试验时围压的影响，故试验得到的抗剪强度参数与工程真实情况差异较大。

常规的直剪试验的试样是圆柱形，剪切面即是圆形截面，试验的过程即是上、下剪切盒相互错开的过程，因此随着剪切位移的增加，圆柱体上下两部分逐渐错开，剪切面的有效面积在减小，其上垂直压力由初始的位于试验中心到偏离试验中心，剪切面的正应力由初始的均匀分布到不均匀分布，在试验受剪过程中，正应力不是保持均匀分布的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种三向应力边界可控的直剪试验装置，目的在于提供一种结构简单、可操作性强且试验效果较好的直剪试验装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种三向应力边界可控的直剪试验装置，包括

剪切盒，剪切盒为方形，且由上下设置的上剪切盒和下剪切盒构成，上剪切盒和下剪切盒中部具有中空方形腔体；

外力加载系统，外力加载系统包括可调节的水平向加载机构和可调节的垂直向加载机构，水平向加载机构连接在下剪切盒外侧壁上，垂直向加载机构设置在上剪切盒上端开口处；

侧压控制系统，侧压控制系统与剪切盒侧壁连接，用于对试样压力的控制；

固定装置，固定装置与上剪切盒外侧壁连接，固定装置设置在水平向加载机构的相对侧面；

透水机构，透水机构设置在剪切盒内。

所述的上剪切盒是无盖、无底的方形框状结构；所述的下剪切盒是无盖的盒体结构。

所述的透水机构包括排水孔和透水石；所述的排水孔为盲孔或通孔，设置在下剪切盒底面；所述的透水石包括上剪切盒透水石和下剪切盒透水石，上剪切盒透水石设置在垂直向加载机构下表面，下剪切盒透水石设置在试样与排水孔之间。

所述的外力加载系统包括两套水平向加载机构和一套垂直向加载机构；两套水平向加载机构分别连接在下剪切盒相邻的两个外侧壁上。

所述的水平向加载机构均包括外力加载显示仪、加力器和传力板；所述的外力加载显示仪与加力器连接，用于显示加力器加力的数值；加力器通过传力板固定在下剪切盒外侧壁上。

所述的垂直向加载机构包括外力加载显示仪、加力器、传力钢珠和加压活塞；所述的传力钢珠连接在加压活塞上，传力钢珠通过加力器与外力加载显示仪连接。