[實用新型]可視化土工直剪切裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420199287.0
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN204044002U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸釗;左人宇;陳曉亮;陳銳;林雪輝;高健康;左文榮
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市工勘巖土集團有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及土工直剪切裝置的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及可視化土工直剪切裝置。

背景技術(shù)

土體的破壞形式主要是由于剪切破壞引起的，因此準確測定土體的剪切強度參數(shù)在巖土工程中具有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，在試驗室測定土體的抗剪強度參數(shù)，一般采用直剪儀進行剪切試驗，在垂直壓力下，對土體施加水平力進行剪切，以求得土體破壞時的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫侖定律確定土體的抗剪強度參數(shù)、內(nèi)摩擦角以及凝聚力等參數(shù)。

但是，在自然界和實際工程中，遇到的土體通常是非飽和土體，非飽和土體的抗剪強度的理論研究也已有近半個多世紀的歷史。對于飽和土體來說，土體強度受有效應(yīng)力控制，而對非飽和土體來說，被公認的基質(zhì)吸力對非飽和土體2變形和抗剪強度的貢獻很大，基質(zhì)吸力所產(chǎn)生的抗剪強度對于非飽和土體的穩(wěn)定性有很大的影響，因此，研究何種因素影響非飽和土體的基質(zhì)吸力變化，以及非飽和土體在剪切過程中吸力的變化，有著非常重要的意義。

天然土體顆粒材料具有剪脹性、壓硬性和各向異性等特殊的力學(xué)性質(zhì)，且這些力學(xué)性質(zhì)都受控于土體內(nèi)部的微細結(jié)構(gòu)及其演化，因此，對土體宏觀及微觀參數(shù)進行量化，對于深入研究土體變形機制和力學(xué)特性尤為重要。但是，現(xiàn)時，常規(guī)的實驗室直剪切試驗只能測定土體的抗剪強度參數(shù)，也就是內(nèi)摩擦角及凝聚力，其不能實時監(jiān)測剪切過程基質(zhì)吸力的變化，也不能直觀量測剪切帶附近土體的位移，也就是說，現(xiàn)時的直剪切試驗不能對非飽和土體同時進行宏觀和微觀力學(xué)性能的聯(lián)合測量。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供可視化土工直剪切裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的直剪切試驗不能同時對非飽和土體進行宏觀及微觀力學(xué)性能的聯(lián)合測量的問題。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，可視化土工直剪切裝置，用于對非飽和土體進行直剪切試驗，包括具有內(nèi)腔的剪切盒以及加載機構(gòu)；

所述剪切盒包括分別呈中空狀的上剪切盒及下剪切盒，所述上剪切盒疊設(shè)于所述下剪切盒上，兩者的內(nèi)部之間形成所述內(nèi)腔；

所述加載機構(gòu)包括用于對所述內(nèi)腔中的非飽和土體施加豎向作用力的豎向加載機構(gòu)，以及分別給所述上剪切盒及下剪切盒施加方向相反水平作用力的水平加載機構(gòu)；

所述上剪切盒和/或下剪切盒的一側(cè)壁采用透明材料制成，形成透明側(cè)壁，所述透明側(cè)壁標(biāo)示有控制區(qū)域，所述剪切盒外設(shè)有用于拍攝與所述控制區(qū)域?qū)?yīng)的非飽和土位移變化的攝像頭；

所述剪切盒的側(cè)壁設(shè)有吸力孔，所述吸力孔中插設(shè)有用于監(jiān)測所述內(nèi)腔中的非飽和土體吸力變化的吸力量測傳感器。

進一步地，所述上剪切盒的下端面與下剪切盒的上端面相向疊設(shè)布置，其分別涂設(shè)有潤滑層。

進一步地，所述豎向加載機構(gòu)包括設(shè)于所述上剪切盒上方且用于壓制所述剪切盒內(nèi)非飽和土體的加載板，以及連接于所述加載板且施加豎向作用力的豎向施力件。

進一步地，所述加載板的下表面為平面，其上表面為錐形面，所述豎向施力件連接于所述錐形面的頂點處。

進一步地，所述水平加載機構(gòu)包括連接于所述上剪切盒側(cè)壁的剛性頂頭以及連接于所述下剪切盒側(cè)壁且用于施加水平作用力的水平施力件，所述剛性頂頭與水平施力件相對布置。

進一步地，所述上剪切盒與下剪切盒的接合處形成剪切帶區(qū)域，所述吸力孔設(shè)有多個，且多個所述吸力孔分別設(shè)于所述上剪切盒和/或下剪切盒側(cè)壁的上下兩側(cè)。

進一步地，所述下剪切盒置于滑板上，所述滑板的底部設(shè)有多個滾輪。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本實用新型中的直剪切裝置，可以對放置在剪切盒中的非飽和土體進行直剪切，且在直剪切過程中，可以得到非飽和土體的抗剪強度，通過攝像頭以及剪切盒的透明側(cè)壁，可以觀察到控制區(qū)域中非飽和土體的位移變化，通過吸力量測傳感器，則可以得到非飽和土體在直剪切過程中的吸力變化，這樣，該直剪切裝置，可以實現(xiàn)對非飽和土體宏觀以及微觀力學(xué)性能的量測，其結(jié)構(gòu)簡單，操作也便捷。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的可視化土工直剪切裝置的剖切示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的可視化土工直剪切裝置的局部立體示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

以下結(jié)合具體實施例對本實用新型的實現(xiàn)進行詳細的描述。

如圖1～2所示，為本實用新型提供的較佳實施例。