[发明专利]一种冻融土体的扭剪试验装置

说明书

本发明提供了一种冻融土体的扭剪试验装置，涉及扭剪测试领域。冻融土体的扭剪试验装置包括机座、机架、试验组件、扭转加载机构和垂直加载机构，扭转加载机构安装在机座上，垂直加载机构安装在机架上，试验组件设置在扭转加载机构和垂直加载机构之间；试验组件包括基板、旋转座和试样盒，旋转座绕垂直加载方向转动安装在基板上，试样盒安装在旋转座上，试样盒上设有温控结构；试样盒的上部还安装有顶压板，顶压板与垂直加载机构之间还设有压力检测元件；试样盒包括至少两个叠设的扭转环体，相邻两个扭转环体之间同轴转动配合，扭转加载机构与旋转座传动连接。可反映出试样在主应力轴偏转情况下的冻融土体的变化特性，测试结果的准确性更高。

技术领域

本发明涉及扭剪测试技术领域，特别是涉及一种冻融土体的扭剪试验装置。

背景技术

在冻土地质下施工建设时，由于冻土本身对环境温度敏感，会出现融化沉降和冻胀的变化过程，严重地影响了整个工程的可靠性和耐久性。只有深入了解冻融土体的力学特性才能更好地完成施工，而扭剪试验是研究冻融土体力学性质的重要方式。

如申请公布号为CN108732057A、申请公布日为2018.11.02的中国发明专利申请公开了一种土体冻融循环及风化环境下环剪试验设备及其试验方法，并具体公开了该环剪试验设备包括反力架、竖向加载装置、旋转驱动装置、剪切盒组件、冻融循环设备、阳光模拟系统、低温冷风系统和电脑；剪切盒组件包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒和下剪切盒上下叠放形成剪切室；竖向加载装置包括气压室、位移感应器、竖向加载环板和隔板，竖向加载环板的下端穿过上剪切盒嵌合于剪切室的环形试验空间内，可对试样施加竖向的压力；旋转驱动装置包括旋转平台和中部支撑轴，旋转平台与驱动装置传动连接，下剪切盒固定在旋转平台上，旋转平台对下剪切盒起支撑作用，并通过中部支撑轴对下剪切盒传递旋转动力，下剪切盒随中部支撑轴一起转动。

采用现有技术中的土体冻融循环及风化环境下环剪试验设备进行冻土测试时，竖向加载装置在土体上部施加垂直荷载，旋转平台给土体施加扭矩，土体于上剪切盒和下剪切盒之间的剪切裂缝所在平面上形成剪破裂面。但是，由于现有环剪试验依赖于中部支撑轴来传递旋转动力，不能反映出试样在主应力轴偏转情况下的冻融土体的变化特性，试验环境与实际情况差别较大，测试结果的准确性低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冻融土体的扭剪试验装置，以解决现有环剪试验不能反映出试样在主应力轴偏转情况下的冻融土体的变化特性，试验环境与实际情况差别较大，测试结果的准确性低的问题。

本发明的冻融土体的扭剪试验装置的技术方案为：

冻融土体的扭剪试验装置包括机座、机架、试验组件、扭转加载机构和垂直加载机构，所述机架固定连接在所述机座的上侧，所述扭转加载机构安装在所述机座上，所述垂直加载机构安装在所述机架上，所述试验组件设置在所述扭转加载机构和所述垂直加载机构之间；

所述试验组件包括基板、旋转座和试样盒，所述旋转座绕垂直加载方向转动安装在所述基板上，所述试样盒安装在所述旋转座上，所述试样盒上设有用于制冷或加热内部试样的温控结构；所述试样盒的上部还安装有顶压板，所述顶压板与所述垂直加载机构之间还设有压力检测元件；

所述试样盒包括至少两个叠设的扭转环体，相邻两个所述扭转环体之间同轴转动配合，所述扭转加载机构与所述旋转座传动连接，所述扭转加载机构与所述旋转座之间还设有扭矩检测元件。

进一步的，所述旋转座的下侧同轴设有传动轴，所述传动轴与所述扭转加载机构传动连接，所述扭矩检测元件设置在所述旋转座与所述传动轴之间。

进一步的，所述基板上开设有通孔，所述通孔处固定有中空的法兰座，所述传动轴穿装于所述通孔中并延伸至所述法兰座的下端，所述扭转加载机构安装在所述法兰座上，所述扭转加载机构的输出端与所述传动轴连接。

进一步的，所述基板和所述旋转座之间还安装有转动轴承，所述转动轴承与所述旋转座的转动轴线同轴布置。