[发明专利]一种围压状态下土体剪切带扩展过程观测方法

摘要

本发明公开了一种围压状态下土体剪切带扩展过程观测方法，包括步骤：一、取样；二、剪切试验及土体微观结构图像获取，获得围压状态下待测试土体剪切带上多个不同深度处被测试土样的剪切测试结果；对被测试土样进行剪切试验及土体微观结构图像获取时，过程如下：土样及加压装置夹持、剪切试验、固化液滴入、土样底部平切、土样支顶、土样顶部平切、剪切缝内土体试样取出、剪切缝内土体试样后续加工和电镜扫描；三、剪切测试结果排序。本发明方法步骤简单、设计合理且操作简便、使用效果好，能简便、快速获取围压状态下被测试土体剪切带上不同深度处的剪切强度和剪切位置处的微观结构，以便对围压状态下土体剪切带扩展过程进行简便、直观观测。

主权项

1.一种围压状态下土体剪切带扩展过程观测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、取样：采用取样环刀从待测试土体剪切带上多个不同深度处分别切取被测试土样(1)，并对各被测试土样(1)的取土深度分别进行记录；所述被测试土样(1)为圆柱状且其上表面和下表面均为平面；步骤二、剪切试验及土体微观结构图像获取：对步骤一中所取的待测试土体剪切带上多个不同深度处的被测试土样(1)分别进行围压状态下剪切试验及土体微观结构图像获取；其中，对任一个所述被测试土样(1)进行围压状态下剪切试验及土体微观结构图像获取时，过程如下：步骤201、土样及加压装置夹持：采用剪切夹具对被测试土样(1)和加压装置(2)同步进行水平夹持；所述加压装置(2)包括四个加压块，四个所述加压块均布设在同一水平面上且其高度均与被测试土样(1)的高度相同，四个所述加压块的内侧壁均为圆弧形侧壁，所述被测试土样(1)夹持于四个所述加压块之间的夹持腔内；四个所述加压块分别为布设于被测试土样(1)左侧、右侧、前侧和后侧的左侧加压块(2‑1)、右侧加压块(2‑2)、前侧加压块(2‑3)和后侧加压块(2‑4)；所述剪切夹具包括上夹具和位于所述上夹具正下方的下夹具，所述被测试土样(1)夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；所述上夹具由三个从左至右布设的上夹持块拼装而成，三个所述上夹持块由左至后分别为左上夹持块(3)、中上夹持块(4)和右上夹持块(5)；所述下夹具包括位于左上夹持块(3)下方的左下夹持块(6)和位于右上夹持块(5)下方的右下夹持块(8)，所述左下夹持块(6)和右下夹持块(8)之间留有供被测试土样(1)的中部土体向下移动的移动通道，所述中上夹持块(4)的底部设置有能伸入至所述夹持腔内的上部顶推凸台(4‑1)；竖向加载装置位于中上夹持块(4)的正上方；所述加压装置(2)中的四个所述加压块均夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；本步骤中，采用所述剪切夹具进行水平夹持时，使被测试土样(1)和加压装置(2)均水平夹持于所述上夹具和所述下夹具之间，并使被测试土样(1)位于加压装置(2)中四个所述加压块之间的所述夹持腔内，且被测试土样(1)位于中上夹持块(4)的正下方；此时，所述被测试土样(1)的上表面呈水平布设，且被测试土样(1)的上表面为待测试面；步骤202、剪切试验，包括以下步骤：步骤2021、土样施加围压：采用加压装置(2)对被测试土样(1)施加围压，并对加压装置(2)施加于被测试土样(1)上的压力F围进行记录；步骤2022、竖向加载：采用所述竖向加载装置且通过中上夹持块(4)对步骤201中所述被测试土样(1)施加竖向压力，使被测试土样(1)发生剪切破坏，并计算得出施加围压状态下被测试土样(1)的剪切强度；发生剪切破坏后，所述被测试土样(1)的中部土体下移且其中部土体与左右两侧土体之间均形成一道剪切缝；步骤2022中竖向加载过程中，采用加压装置(2)连续对被测试土样(1)施加围压；步骤203、固化液滴入：将预先配制好的固化液滴入步骤202中两道所述剪切缝的内侧上部，通过所述固化液对所述剪切缝内侧上部的土体进行固化，固化后的土体为剪切缝内固化土体；所述固化液由环氧树脂、丙酮、乙二胺和邻苯二甲酸二丁酯按照100︰(130～170)︰(6～8)︰(1.8～2.2)的体积比均匀混合而成；步骤204、土样底部平切：采样切割刀具且沿加压装置(2)的底面，对被测试土样(1)底部进行平切；步骤205、土样支顶：待所述剪切缝内侧上部的土体固化后，采用支顶工具将被测试土样(1)沿加压装置(2)向上支顶，直至两道所述剪切缝的所述剪切缝内固化土体均移至加压装置(2)外侧；步骤206、土样顶部平切：采样切割刀具且沿加压装置(2)的顶面，对被测试土样(1)顶部进行平切；步骤207、剪切缝内土体试样取出：从步骤206中切割下来的土体中，取出所述剪切缝内固化土体作为剪切缝内土体试样；步骤208、剪切缝内土体试样后续加工：对步骤207中所述剪切缝内土体试样的待测试面进行切割、磨平和抛光处理，获得土体观测面；步骤209、电镜扫描：采用扫描电镜对步骤208中所述土体观测面进行扫描，并获得所述土体观测面的电镜扫描图像；本步骤中，电镜扫描完成后，获得围压状态下该被测试土样(1)的剪切测试结果，且该被测试土样(1)的剪切测试结果包括步骤202中计算得出的被测试土样(1)的剪切强度和步骤209中获得的所述土体观测面的电镜扫描图像；待所述待测试土体剪切带上多个不同深度处被测试土样(1)的围压状态下剪切试验及土体微观结构图像获取过程均完成后，获得围压状态下所述待测试土体剪切带上多个不同深度处被测试土样(1)的剪切测试结果；步骤三、剪切测试结果排序：按照被测试土样(1)的取土深度由上至下的顺序，从前至后对步骤二中获得的多个所述被测试土样(1)的剪切测试结果进行排序，排序后的多个所述被测试土样(1)的剪切测试结果为围压状态下所述待测试土体剪切带上多个不同深度处的剪切测试结果，且所述待测试土体剪切带上多个不同深度处的剪切测试结果组成围压状态下所述待测试土体剪切带的扩展过程观测结果。