[发明专利]一种应变控制式现场直剪试验设备及方法

权利要求书

1.一种应变控制式现场直剪试验设备，其特征在于，包括应力转向装置、法向应力施加装置、剪切装置、垂直推力施加装置、位移传感器、拉压力传感器和传力柱；所述法向应力施加装置、所述剪切装置和所述垂直推力施加装置位于所述应力转向装置的下方，所述法向应力施加装置设置在所述剪切装置的顶部，所述位移传感器与所述应力转向装置啮合，所述拉压力传感器分别与所述位移传感器和所述传力柱连接，所述传力柱与所述剪切装置刚性连接；所述应力转向装置包括第一纵向齿轮轴、第二纵向齿轮轴、横向齿轮轴和齿轮盘；第一纵向齿轮轴和第二纵向齿轮轴竖直设置，第一纵向齿轮轴的顶端与横向齿轮轴的一端啮合，第一纵向齿轮轴的下方设置有垂直推力施加装置，第二纵向齿轮轴的顶端与横向齿轮轴的另一端啮合，第二纵向齿轮轴的底端与齿轮盘连接。

2.根据权利要求1所述的一种应变控制式现场直剪试验设备，其特征在于，所述应力转向装置包括第一纵向齿轮轴、第二纵向齿轮轴、横向齿轮轴和齿轮盘；所述第一纵向齿轮轴和所述第二纵向齿轮轴竖直设置，所述第一纵向齿轮轴的顶端与所述横向齿轮轴的一端啮合，所述第一纵向齿轮轴的下方设置有所述垂直推力施加装置，所述第二纵向齿轮轴的顶端与所述横向齿轮轴的另一端啮合，所述第二纵向齿轮轴的底端与所述齿轮盘连接。

3.根据权利要求2所述的一种应变控制式现场直剪试验设备，其特征在于，包括上载力板和下载力板，所述上载力板设置在所述横向齿轮轴的上方，用于承载外部堆载施加的向下的力；所述下载力板设置在所述横向齿轮轴的下方，用于承载所述法向应力施加装置施加的向上的力。

4.根据权利要求3所述的一种应变控制式现场直剪试验设备，其特征在于，包括支撑杆，所述支撑杆的一端深入地面以下，所述支撑杆的另一端与所述载力板螺纹连接，所述支撑杆为2根，分别位于所述应力转向装置的左、右两侧，所述支撑杆与所述应力转向装置接触。

5.根据权利要求1或2所述的一种应变控制式现场直剪试验设备，其特征在于，所述法向应力施加装置和所述垂直推力施加装置为千斤顶。

6.一种应变控制式现场直剪试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：试坑开挖和试样制备，安装应变控制式现场直剪试验设备，所述应变控制式现场直剪试验设备包括应力转向装置、法向应力施加装置、剪切装置、垂直推力施加装置、位移传感器、拉压力传感器和传力柱；所述应力转向装置包括第一纵向齿轮轴、第二纵向齿轮轴、横向齿轮轴和齿轮盘；第一纵向齿轮轴和第二纵向齿轮轴竖直设置，第一纵向齿轮轴的顶端与横向齿轮轴的一端啮合，第一纵向齿轮轴的下方设置有垂直推力施加装置，第二纵向齿轮轴的顶端与横向齿轮轴的另一端啮合，第二纵向齿轮轴的底端与齿轮盘连接；

步骤2：在所述应力转向装置上方添加负载，观察所述剪切装置中试样的状态，读取并记录所述位移传感器显示的位移大小和所述拉压力传感器显示的拉压力大小；

步骤3：重复所述步骤2直至试样被剪切破坏，读取并记录所述位移传感器显示的最终位移大小和所述拉压力传感器显示的最终拉压力大小；

步骤4：根据所述位移大小和所述拉压力大小计算得到抗剪强度参数。

7.根据权利要求6所述的一种应变控制式现场直剪试验方法，其特征在于，所述应变控制式现场直剪试验设备的安装方法为：

将所述剪切装置安放到试样位置，并在所述剪切装置顶部安装所述法向应力施加装置；

安装所述应力转向装置，使所述应力转向装置的横向齿轮轴位于所述法向应力施加装置的正上方；

在所述应力转向装置的第一纵向齿轮轴下方安装所述垂直推力施加装置；

在所述应力转向装置的第二纵向齿轮轴下方，朝着所述剪切装置的方向依次安装所述位移传感器、所述拉压力传感器和所述传力柱，所述位移传感器与所述应力转向装置啮合，所述拉压力传感器分别与所述位移传感器和所述传力柱连接，所述传力柱与所述剪切装置刚性连接。

8.根据权利要求6或7所述的一种应变控制式现场直剪试验方法，其特征在于，所述添加负载的方式包括：按照不同重量和不同频率添加。