[发明专利]野外粗粒土干湿循环条件下直接剪切试验装置及其使用方法

说明书

本发明提供了野外粗粒土干湿循环条件下直接剪切试验装置及其使用方法，包括剪切盒(2)和剪切盒顶盖(11)，剪切盒(2)内部用于容置干湿循环处理后的粗粒土试样(4)，剪切盒(2)呈圆环形设置，剪切盒顶盖(11)与剪切盒(2)的内径相匹配，剪切盒顶盖(11)处在粗粒土试样(4)的顶部，所述剪切盒顶盖(11)的上部连接竖向压力装置，剪切盒(2)的侧壁连接水平剪切装置，剪切盒(2)的外侧设置直剪钢架(12)，所述直剪钢架(12)作为竖向压力装置和水平剪切装置的支撑装置。竖向压力装置对粗粒土试样进行法向力的加载。本发明为野外现场的干湿循环直剪试验提供一种直剪装置，可以快速的得出干湿循环处理后的粗粒土试样的剪应力。

技术领域

本发明涉及土力学试验技术领域，具体涉及野外粗粒土干湿循环条件下直接剪切试验装置及其使用方法。

背景技术

粗粒土是由大小不等的粗细颗粒组成，最大颗粒可达1000毫米以上，最细可小于0.1毫米，粒径变化范围很大，粗细颗粒特性相差悬殊，在土石坝中粗粒土料常占70％以上。粗粒土一般是单粒结构。由于粗粒土中颗粒的大小可以相差很大，小的颗粒填补了大颗粒所形成的孔隙，级配良好的粗粒土比级配均匀的粗粒土密度更高。另一方面，形状不规则的颗粒可以使密度降低、孔隙更大。即使是由均匀圆球组成的“土”，它们在空间的排列方式不同，也会造成不同的松密状态和不同力学性质。不同排列方式会使粗粒土在密度、渗透性、强度、压缩性、各向异性等方面表现出很大的差异。

无黏性粗粒料的抗剪强度由三部分组成：粗颗粒间的交错排列产生的抗剪咬合力，颗粒破碎、充填重新排列而发挥的抗剪阻力，以及矿物颗粒间滑动的摩擦阻力。其值取决于母岩性质、颗粒形状、孔隙比或相对密度以及应力水平等。雨水降渗和蒸发、地下水位上升和下降等水环境的变化是较为常见的自然现象，水的反复浸润导致颗粒之间原有的摩擦平衡状态被打破以及颗粒强度的降低，从而在一定范围内出现颗粒棱角的破碎和颗粒位置的迁移，使粗粒土的抗剪强度和应力应变特性等力学性质发生改变。因此，干湿循环作为一种影响碎石料长期变形的重要因素是不能忽视的，尤其对于高填方工程。在野外做粗粒土干湿循环试验能更加精确的得出土体的抗剪强度等参数。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供野外粗粒土干湿循环条件下直接剪切试验装置。本发明为野外现场的干湿循环直剪试验提供一种直剪装置，可以快速的得出干湿循环处理后的粗粒土试样的剪应力。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

野外粗粒土干湿循环条件下直接剪切试验装置，其特征在于：包括剪切盒和剪切盒顶盖，剪切盒内部用于容置干湿循环处理后的粗粒土试样，剪切盒呈圆环形设置，剪切盒顶盖与剪切盒的内径相匹配，剪切盒顶盖处在粗粒土试样的顶部，所述剪切盒顶盖的上部连接竖向压力装置，剪切盒的侧壁连接水平剪切装置，剪切盒的外侧设置直剪钢架，所述直剪钢架作为竖向压力装置和水平剪切装置的支撑装置。

进一步的：所述竖向压力装置包括竖向力传感器、竖向千斤顶和竖向位移传感器，竖向千斤顶搭设在剪切盒顶盖的顶部，竖向千斤顶的伸出端通过竖向力传感器与直剪钢架上部相顶，竖向位移传感器与剪切盒侧壁相连接，竖向位移传感器的测量端与剪切盒顶盖相配合。

进一步的：所述水平剪切装置包括水平千斤顶、水平位移传感器和水平力传感器，水平千斤顶的伸出端通过水平力传感器与剪切盒侧壁相顶，水平位移传感器与水平千斤顶相连接，水平位移传感器的测量端与剪切盒侧壁相配合。

进一步的：所述剪切盒的顶部和底部具有一圈向外侧伸出的上沿和下沿，上沿和下沿之间连接有多块剪切盒肋板，剪切盒肋板与剪切盒的侧壁相连接。

进一步的：所述剪切盒顶盖由上板和下板组成，上板的面积小于下板的面积，上板和下板之间连接多块斜肋板，斜肋板在上板和下板之间周向布置。