[實用新型]一種帶有自動數據采集系統的巖土體原位直剪試驗裝置

有效

• 申請號: 201320689683.7
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN203551406U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 郭長寶;張瑞端;張永雙;宋海軍;侯春堂;付曉曉;周能娟;姚鑫
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地質力學研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本實用新型涉及巖土力學試驗技術，尤其涉及一種帶有自動數據采集系統的巖土體原位直剪試驗裝置。

背景技術

巖土工程的失穩絕大多數是由于巖土體的剪切破壞引起的，因此準確測定巖土體的抗剪強度參數在巖土工程建設中具有重要意義。在巖土力學研究過程中，通過施加剪切力（或剪切位移）對巖土體進行試驗的方法一直受到重視，直剪試驗為其中一種方法。

由于巖土體直剪試驗原理方法簡單，并積累了大量的工程實踐經驗，特別是室內直剪，在工程實踐中得到了廣泛應用；但對于大顆粒、現場大尺寸樣品的測試工作一直很難較好開展。目前國內進行現場剪切試驗時多數采用簡單的應力控制式加載試驗方法，不能反映巖土體完整的變形過程，也不能得到其殘余抗剪強度。況且，目前使用的巖土直剪設備的數據采集工作主要是人工手動讀數和記錄，加上普通傳感器和儀表式位移計自身精度的不足，很難做到準確測定巖土體的抗剪強度參數。

發明內容

本實用新型的目的主要在于解決了現有原位巖土直剪設備存在的無法自動采集數據和試驗結果精度差的問題，提供一種帶有自動數據采集系統的巖土體原位直剪試驗裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本試驗裝置包括試樣、剪切盒、反力系統、垂向壓力系統、傳力系統、切向壓力系統、滾軸排和自動數據采集系統；

其連接關系是：

試樣置于剪切盒內；

反力系統、垂向壓力系統、傳力系統、滾軸排和試樣依次連接，將垂向壓力施加于試樣；

切向壓力系統、傳力系統和試樣0依次連接，將側向壓力施加于試樣；

自動數據采集系統由四個垂向位移計、兩個切向位移計和數據采集箱組成；

四個垂向位移計位于垂向壓力板的四個角點，用于量測試驗過程中試樣的垂向位移；

兩個切向位移計位于剪力受力面的另一側，用于量測試驗過程中試樣的切向位移；

垂向位移計和切向位移計分別與數據采集箱相連，量測垂向位移和切向位移；

垂向壓力系統的垂向壓力傳感器和切向壓力系統的切向壓力傳感器分別與數據采集箱相連，量測垂向壓力和切向壓力。

本實用新型工作原理

在開挖的探坑或試驗平硐內選擇未經擾動具有代表性的原位巖土體，使用削土刀將巖土體削切為略小于剪切盒內徑大小的塊體，在試樣上套入剪切盒，將剪切盒與試樣之間的縫隙填滿細砂，通過垂向壓力系統對試樣施加垂向壓力，待試樣在垂向壓力作用下固結穩定后，通過切向壓力系統推動剪切盒而對原位試樣施加水平剪力直至試樣破壞。試驗過程中水平剪力與垂向壓力由切向壓力傳感器、垂向壓力傳感器測量，試樣的水平位移和垂向位移由切向位移計、垂向位移計測量，測量數據通過數自動數據采集系統采集并存儲。

本實用新型具體操作步驟：

①將原位巖土體削切為略小于剪切盒內徑大小的塊體并套入剪切盒；

②安裝垂向壓力系統和反力系統；

③安裝切向壓力系統和傳力系統；

④安裝位移計和壓力傳感器，并將位移計、壓力傳感器和自動數據采集系統相連，啟動數據采集程序即可開始試驗；

⑤將垂向荷載加至預定值，穩壓；

⑥分級施加水平剪力，控制剪切速率直至試樣破壞；

⑦實驗完畢后將自動數據采集系統中采集到的數據導出，進行抗剪強度參數計算。

本實用新型具有以下優點和積極效果：

①采用應變控制，測量精度高，穩定性好；

②具有自動數據采集系統，所有試驗數據自動采集，避免了人工讀數的繁瑣和誤差，能夠準確地得到試樣的抗剪強度指標，同時能夠得出試樣的剪切殘余強度；

③使用應力控制使用輪輻傳感器，使應力的測量更加精確；

④所有部件可拆卸，方便運輸，便于安裝。

附圖說明

圖1是本試驗裝置的結構方框圖；

圖2是本試驗裝置的結構示意圖。

其中：

00—試樣；

10—剪切盒；

20—反力系統，

????21—反力梁，22—連接桿，23—地錨器；

30—垂向壓力系統，

31—垂向壓力千斤頂，32—垂向壓力傳感器，

33—垂向壓力板，

331—上垂向壓力板，332—下垂向壓力板；

40—傳力系統，

41—傳力筒，42—垂向傳力板，43—切向傳力筒，44—切向傳力板；

50—切向壓力系統；