[发明专利]测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置及方法

说明书

本申请涉及测试材料‑土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置及方法，该方案包括钻机系统；套管；拉杆；传动端管，能够从套管顶部穿入到达底部被套管限位实现同轴旋转连接；钻具，顶部与传动端管的底部连接，能够在传动端管带动下上下运动和转动，实现钻孔功能；升降机，与监测记录仪通信连接，用于连接拉杆并通过拉杆带动钻具上下移动；操作平台；供气装置，通过软管连接钻具，用于控制钻具上的探头的开闭；监测记录仪，用于控制和处理升降机的数据并将其可视化；其中钻具底部设有探头，该探头用于多个安装不同摩擦测试材料制成的摩擦片，并通过压力传感器检测摩擦测试时的压力。本申请具有试验效率高，操作方便的优点。

技术领域

本申请涉及岩土工程原位测试领域，具体涉及测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置及方法。

背景技术

各种材料与土体的界面摩擦系数，如混凝土-土、金属-土、土工合成材料-土、木(桩)-土、碎石-土、岩石-土的界面摩擦系数，是在基础施工中的重要参数。

目前主要采用室内测试方法，例如中国专利公开号CN205483968U所给的一种土体摩擦系数测量装置，其采用室内测试进行测试，但室内测试相比于原位测试的局限性在于室内测试对土样的扰动大；可能造成土样的应力释放；由于要取样，勘察周期大大延长。并且原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因此代表性也强。

而中国专利公开号CN107796754A所提供的真空负压测试淤泥质土摩擦系数的装置和方法可实现原位土体摩擦系数测试，其用真空负压对淤泥质土施加竖向力，通过测量淤泥质土在桶体中上升高度计算淤泥质土的摩擦系数。但局限性在于只能对地表淤泥质土测试，而不能对指定土层进行钻进测试；只能测试桶体材料-淤泥质土的摩擦系数，不能测试其他材料与土体之间的摩擦系数。

针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的是提供一种可实现钻孔、护壁与土体界面摩擦系数试验一体化，利用测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验测试各种材料-土体摩擦系数试验的测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置及方法。

申请内容

本申请的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置及方法。

为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置包括：

钻机系统，用于安装套管并提供动力；

套管，用于连接钻机系统和传动端管；

拉杆，用于将传动端管从钻孔中取出，并能够连接钻具带动钻具上下移动；

传动端管，能够从套管顶部穿入到达底部被套管限位实现同轴旋转连接；

钻具，顶部与传动端管的底部连接，能够在传动端管带动下上下运动和转动，实现钻孔功能；

升降机，与监测记录仪通信连接，用于连接拉杆并通过拉杆带动钻具上下移动；

操作平台，固定于试验场所的地面或将试验场所的地面修整后作为操作平台，用于可拆卸安装钻机系统和升降机；

供气装置，通过软管连接钻具，用于控制钻具上的探头的开闭；

监测记录仪，用于控制和处理升降机的数据并将其可视化；

其中钻具底部设有可伸缩探头，该探头用于多个安装不同摩擦测试材料制成的摩擦片，并通过压力传感器检测摩擦测试时的压力。

进一步地，钻机系统包括钻机、钻机升降滑轨、控制单元以及横向滑轨，钻机与该套管上端可拆卸连接，并提供向下钻探的动力，且钻机与钻机升降滑轨连接并能够在钻机升降滑轨上上下移动，控制单元与钻机通信连接，横向滑轨用于安装控制单元和钻机升降滑轨并安装于操作平台上，以使得控制单元和钻机升降滑轨能够在横向滑轨上横向水平移动。