[發明專利]疊環式斜面剪切儀

無效

• 申請號: 201110239031.9
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102323166A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 施建勇;錢學德;劉曉東;艾英缽;朱保坤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

技術領域

本發明涉及一種用于測試衛生填埋場復合襯墊系統界面特性的斜面剪切儀，屬于環境巖土技術領域。

背景技術

隨著經濟發展和都市規模的擴大，城市固體廢棄物的產出量逐年增加，在我國現階段最有效的垃圾處理方法是深度填埋。填埋場的襯墊系統主要包括：土工膜、土工布、土工網、GCL襯墊等土工材料以及砂土，粘土。研究不同土工材料之間的力學特性，就必需對不同土工材料的組合進行直剪和單剪試驗。直剪是指兩層不同土工材料間的界面剪切試驗，單剪是指三層及以上不同土工材料進行界面剪切試驗，即按照填埋場實際襯墊鋪設的上下順序，在試驗儀器中取同樣的土工材料疊放順序進行試驗。

目前常見的土工材料力學特性測試儀器主要有：（1）斜板儀。斜板儀能進行斜面剪切試驗，使用較為簡單，能得到較大的相對位移，進而有利于殘余強度值的取得，制造和使用費用低廉，但是其只適用于法向應力較小的情況，無法適用于高法向應力的情況。（2）改進直剪儀，改進了常規剪切儀的試樣尺寸小、剪切位移小、存在尺寸效應等缺點，但是依然存在以下缺點：無法模擬多層土工材料界面剪切、更不能進行斜面剪切試驗。（3）扭轉剪切儀，扭轉剪切儀可以在一個方向上產生無限大的位移，且剪切面積保持不變，能測得不同接觸界面之間的殘余剪切強度。其缺點有：試樣尺寸一般較小，存在著明顯的尺寸效應；扭剪儀是環向剪切，適合于各向均勻的土工材料之間的剪切，而對于土工布和土工網等材料，由于試樣的生產和制備方向都不是環向的，因此存在剪切方向上的差異，必然導致試驗結果存在較大誤差，另外該扭轉剪切儀無法適用斜面剪切。（4）浸水式大型直剪儀，兩個剪切盒之間有鋼珠可以減小摩擦力，主要用來測量大面積矩形試樣的抗剪強度，由于浸水式大型直剪儀下部有一個水化試樣的水池，試驗基本都在水中進行，因此主要適用于飽和條件下土與土工合成材料之間的接觸強度研究，但是其無法模擬多層土工材料的界面剪切。上述試驗儀器僅能進行單一界面的剪切試驗，無法同時做多界面的剪切試驗。：試驗界面單一固定，只能進行直剪試驗，存在尺寸效應、不適于對多種土工材料進行測試、法向應力較小、無法模擬斜面剪切。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種不僅可以進行直剪試驗，還可以進行單剪試驗，避免尺寸效應且能對多種土工材料組成的復合襯墊系統進行斜面剪切的疊環式斜面剪切儀。

為實現以上的目的，本發明采用以下的技術方案：

疊環式斜面剪切儀，包括水平底座和設置在底座上的支架、支架上固定垂直液壓油缸和水平液壓油缸，水平液壓油缸與垂直液壓油缸均連接至液壓控制系統；

其中垂直液壓油缸的液壓桿垂直朝下且連接上剪切盒的蓋板，下剪切盒底部固定剛性底板，剛性底板與水平底座之間設置滾軸；

水平液壓油缸的液壓桿與傳力鐵塊連接，傳力鐵塊通過連桿連接至下剪切盒的導向板；

支架上安裝支撐鐵塊，支撐鐵塊抵住上剪切盒沿著與下剪切盒的接觸面下滑方向的外側壁；

在下剪切盒與上剪切盒之間設置疊環組，疊環組各疊環的側壁與水平位移傳感器組的工作端連接；

水平位移傳感器組、垂直液壓油缸、水平液壓油缸并聯至數據采集分析系統；液壓控制系統與數據采集分析系統均連接至主控臺；

其特征在于，所述的上、下剪切盒的剪切面為非水平面。上下剪切盒剪切面的坡度為1:2-1:4。

上、下剪切盒均為外方內圓的結構，上、下剪切盒合并時，外部呈立方體，內部呈圓柱結構，疊環中心設置的圓與上下剪切盒內徑相等，且上下剪切盒的側壁、疊環組設置定位孔。

疊環組每個疊環的側面垂直地焊接薄金屬片。

疊環式斜面剪切儀對復合襯墊系統界面特性測試的方法，包括以下的步驟：基于權利要求1的疊環式斜面剪切儀對復合襯墊系統界面特性測試的方法，包括以下的步驟：

（1）、將不同的建筑材料分別填充至上、下剪切盒內并壓實，將待測試的不同襯墊材料分別放置在不同的疊環上，將疊環組置于上、下剪切盒之間；

（2）、在上剪切盒加蓋蓋板，將支撐鐵塊與上剪切盒沿著與下剪切盒的剪切面下移方向的外側壁接觸；依次連接導向板、連桿、傳力鐵塊；水平位移傳感器組的傳感器連接疊環組的每個疊環和下剪切盒；接通并檢查數據采集分析系統和液壓控制系統；