[发明专利]一种盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置及方法

权利要求书

1.一种盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于，包括：

围压室(1)，所述围压室(1)内设有试样装载腔(6)，所述试样装载腔(6)由柔性膜(601)以及固定设置在所述柔性膜(601)两端的底座(602)和轴向加载头(603)围成，所述底座(602)固定设置在所述围压室(1)上；

支撑网筒(2)，匹配套在所述柔性膜(601)外，所述支撑网筒(2)由两个能够开合的半圆筒(201)组成，所述围压室(1)上设有驱动两个所述半圆筒(201)开合的驱动元件(8)，两个所述半圆筒(201)脱离所述柔性膜(601)时，所述围压室(1)内加载液给予所述柔性膜(601)的初始围压，使试样装载腔(6)内的试样保持自立；

加载控制系统以及数据采集系统，所述加载控制系统用于控制所述围压室(1)内加载液的压力以及所述轴向加载头(603)的轴向加载力，所述数据采集系统用于记录试样剪切时位移随时间的变化及各向所加压力随时间的变化。

2.根据权利要求1所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述底座(602)上还设有排水管(9)，所述排水管(9)上设有排水阀(10)，所述轴向加载头(603)与所述试样之间以及所述底座(602)与所述试样之间均设有透水石(11)和滤纸(12)。

3.根据权利要求1或2所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述加载控制系统包括用于测量所述试样剪切时位移变化的位移传感器(13)、用于测量所述围压室(1)内加载液压力的第一压力计(14)以及测量所述轴向加载头(603)加载压力的第二压力计(15)。

4.根据权利要求3所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述数据采集系统包括多通道数据采集仪(16)和计算机(17)，所述多通道数据采集仪(16)与所述位移传感器(13)、第一压力计(14)和第二压力计(15)电性连接，所述计算机(17)与所述多通道数据采集仪(16)电性连接。

5.根据权利要求1或2所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述围压室(1)为一透明腔室。

6.根据权利要求1或2所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述柔性膜(601)采用乳胶膜。

7.根据权利要求1或2所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述围压室(1)内的加载液为水。

8.根据权利要求1或2所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述驱动元件(8)为气缸或油缸。

9.根据权利要求1或2所述的盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置，其特征在于：所述柔性膜(601)通过抱箍扎紧固定在所述底座(602)和轴向加载头(603)上。

10.一种盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验方法，采用权利要求1-9任一项所述的三轴剪切试验装置进行测试，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、首先将柔性膜(601)的底端扎紧固定在围压室(1)的底座(602)上；

步骤2、利用驱动元件(8)带动两个半圆筒(201)合拢，从而在两个半圆筒(201)之间围成一个圆柱空腔；

步骤3、将柔性膜(601)从网筒中穿出后，并外翻柔性膜(601)使其紧贴支撑网筒(2)；

步骤4、将盾构泡沫改良渣土分层装入柔性膜(601)中，并捣实，得试样；

步骤5、将轴向加载头(603)置入柔性膜(601)内的试样上，并将柔性膜(601)捋顺翻到轴向加载头(603)上并扎紧固定；

步骤6、利用围压室(1)先对试样施加一个初始围压，使试样保持自立，接着驱动元件(8)带动两个半圆筒(201)缓慢打开，使支撑网筒(2)完全脱离柔性膜(601)；

步骤7、对试样施加指定围压值，待围压值稳定后，逐步施加轴向荷载，待试样破坏后停止加压；

步骤8、利用数据采集系统在试验过程记录的荷载f和位移x变化曲线，得到应力应变曲线，进而得到试样的抗剪强度。