[发明专利]界面直剪试验方法、弱化试验方法、界面直剪试验装置

说明书

本发明属于土工直剪试验技术领域，公开了一种界面直剪试验方法、弱化试验方法、界面直剪试验装置，将界面材料嵌入下剪切盒，上下剪切盒通过插销固定在一起，将装有土样的环刀倒扣在上剪切盒上，垫上透水石将土样压入剪切盒中，调整直剪仪下方的杠杆，令杠杆水平，放上剪切盒；进行界面剪切试验，得到各曲线，线性回归分析求得界面的摩擦系数；进行界面强度弱化试验，施加循环水平向循环剪切荷载，得到剪应力‑相对位移循环关系曲线，循环加载结束后进行静态界面剪切试验。本发明能克服现有的直剪试验方法的边缘应力集中、剪切面不断缩小、轴向力偏心加载、仪器水平摩擦影响过大、土样剪切损失、无法实现强度弱化操作的问题。

技术领域

本发明属于土工直剪试验技术领域，尤其涉及一种界面直剪试验方法、循环荷载的界面强度弱化试验方法、界面直剪试验装置。

背景技术

目前，直剪仪构造简单，试样的厚度薄，固结快，试验历时短，操作方便；仪器盒的刚度大，试样没有侧向膨胀的可能，根据试样的竖向变形量就能直接算出试验过程中的试样体积变化，提高了试验结果的相关性。与此同时它也存在边缘应力集中、剪切面不断缩小、轴向力偏心加载、存在未知的水平摩擦影响等缺点，土体的排水条件难以严格控制，为了更好的模拟工程实际，解决不同材料界面接触的力学问题，需要对其进行不断的改进和完善。在直剪的基础上，研发出界面直剪设备。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的界面直剪试验方法边缘应力集中、剪切面不断缩小、轴向力偏心加载、仪器水平摩擦影响过大、土样剪切损失、无法实现强度弱化试验操作。

解决以上问题及缺陷的难度为：试验时剪切从试样边缘开始，靠近推动剪切盒区域的土颗粒被挤密，形成较明显的应变不一致性，因而在剪切时试样边缘的应力较大，而中央部分应力较小；剪切试验的过程是上、下剪切盒相互错开的过程，试样在剪切作用下应力分布不均匀，因此随着剪切位移的增加，上下剪切盒逐渐错开，剪切面的有效面积在减小，无法保证试样受剪过程中正应力的均匀分布；试验装置本身不能严格控制排水条件，在进行排水剪切时，试件有可能部分排水；上下剪切盒之间的接触会产生不可知的摩擦力，影响试验精度，尤其对软土试样，会得到明显偏大的界面强度，从而影响结果的可靠性，在循环荷载试验中更加显著。

解决以上问题及缺陷的意义为：由于我国岩土勘察中直剪设备的普及率相当高，将该设备改造成界面直剪，其造价相对其他界面设备要低得多，而且试验操作基本参考常规直剪，在进行减摩、恒定剪切面积、应力分布均匀化等改进技术后，使得试验结果更为精确、可靠，给出的界面抗剪强度值更有实用价值。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种界面直剪试验方法、循环荷载的界面强度弱化试验方法、界面直剪试验装置。

本发明是这样实现的，一种界面直剪试验方法，包括：

步骤一，进行剪切盒的设置；进行垂直压力、剪切速度参数、最大剪切位移设置；

步骤二，进行界面剪切试验，得到各个垂直压力下，界面剪切试验的剪应力-相对位移曲线、法向变形-相对位移曲线、抗剪强度曲线，根据抗剪强度与垂直压力线性回归分析求得界面的摩擦系数。

进一步，步骤一中，所述进行剪切盒的设置包括：将界面材料嵌入下剪切盒，上下剪切盒通过插销固定在一起，将装有土样的环刀倒扣在上剪切盒上，垫上透水石将土样压入剪切盒中，调整直剪仪下方的杠杆，令杠杆水平，放上剪切盒；拔出固定插销，将四个带特氟龙球形垫脚的螺纹插销插入剪切盒的四个角孔，辅助塞尺控制剪切缝为0.2mm；将剪切盒的水浴箱灌满脱气水。

进一步，步骤一中，所述进行垂直压力设置包括：

将垂直压力分别设置为100、200、300、400kPa；

进一步，步骤一中，所述进行剪切速度参数设置包括：设置剪切速度为0.05mm/min；