[发明专利]大型界面剪切设备及其实施方法

说明书

本发明公开一种大型界面剪切设备及其实施方法，通过将法向压力加载系统、水平伺服推拉系统、平台装置以及上、下剪切盒组装形成界面剪切设备。测试过程中，将强度较大的材料放入下剪切盒、强度较低的材料放入上剪切盒，随后开启空气压缩机并调节气压增压缸阀门控制法向压力值，待其稳定后进一步启动水平伺服推力系统对上剪切盒施加水平推力，从而实现界面剪切。整个剪切过程中，通过设备控制系统实现水平伺服推力、水平位移以及法向压力的全过程数据采集并得到不同材料之间的界面剪切特性曲线。该设备剪切接触面积大，并且具有法向压力稳压功能及竖向压力数据实时采集功能，更能准确获得不同材料界面剪切特性，具有重要的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种土工试验设备，具体涉及一种大型界面剪切设备及其实施方法。

背景技术

直剪设备已经广泛地应用于岩土工程中的土工试验，以确定各类土工材料的剪切强度和确定各材料之间的界面剪切特性，有操作简单且数据准确等特性，是对于各类颗粒土样强度指标的确定的主要试验方法。然而，由于当前制造的小型直剪设备尺寸过小不能消除土体边界受力条件的影响，而大型直剪设备法向压力的施加使用千斤顶不能准确的得出压应力的变化情况且在剪切试验开始时法向压力掉压严重的情况不能解决，这就造成法向应力的精准测定比较困难，从而导致了应用对象在设计时过于保守，造成了大量的人力物力资源的浪费。

随着社会经济的发展，地基基础的尺寸规模越来越大，传统界面剪切试验因剪切界面过小而带来的变异性对设计的影响也越来越显著；同时，随着设计理论水平的提升，结构物-地基土体之间的界面剪切和摩擦设计已由传统定工况恒定载荷控制逐渐向全过程动态荷载控制转变，此时结构物-地基土体之间的界面法向压力也随之不断不换，这就使得大型基底剪切试验设备的应用前景非常的广阔。如果我们能够解决上段提出的技术瓶颈，那么会使得大尺度地基基础的设计更加合理，对于推进我国基础设施的建设与发展有着很大的益处，社会经济效益显著。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种大型界面剪切设备，该设备能够实现准确获得不同材料之间的界面剪切特性。

本发明的另一目的是提供一种采用上述大型界面剪切设备开展不同材料界面剪切试验的实施方法。

技术方案：本发明所述的一种大型界面剪切设备，包括：

平台装置，其具有支撑槽和滑轨装置；

剪切盒装置，其包括下剪切盒和上剪切盒，所述下剪切盒设置于所述支撑槽内，所述上剪切盒安装在所述滑轨装置上并通过所述滑轨装置支撑于所述下剪切盒的上方水平滑动；

法向压力加载装置，其安装在所述上剪切盒上，包括气压增压缸、压力加载板和法向压力传感器；所述气压增压缸连接所述压力加载板，通过所述压力加载板向所述上剪切盒施加法向压力；

水平伺服推拉装置，其设置于所述平台装置上并连接所述上剪切盒，包括伺服电缸和水平力传感器，所述伺服电缸用于向所述上剪切盒内部施加方向与所述滑轨装置滑动方向一致的水平驱动力；

气压传输系统，其为所述气压增压缸提供动力源；

控制系统，其控制所述法向压力加载装置和所述水平伺服推拉装置，接收并处理所述法向压力加载装置和所述水平伺服推拉装置的数据。

在一种实施方式中，所述平台装置包括平台框架，所述平台框架的顶部下凹形成所述支撑槽。

其中，所述滑轨装置包括两条轨道和滑动设置在所述轨道上的滑块，所述两条轨道设置在所述平台框架的顶部并分别位于所述支撑槽的两侧，所述上剪切盒连接在所述滑块上。

所述平台装置还包括用于固定所述伺服电缸的反力挡板，所述反力挡板安装于所述平台框架的顶部。

所述法向压力加载装置还包括用于固定所述气压增压缸的反力架，所述反力架可拆卸地连接在所述上剪切盒的两侧。