[發明專利]一種凍融土循環剪切試驗裝置

有效

• 申請號: 201610867904.3
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106644780B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 王博;肖浩漢;劉志強;范浩;趙曉東
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種凍融土循環剪切試驗裝置，包括上剪切盒、下剪切盒。上剪切盒設有上下貫通的土樣通道，環繞土樣通道設第一冷浴循環通路。所述透水板和法向加載裝置的形狀與土樣通道的斷面形狀適配。下剪切盒設有上部敞口的土樣承接桶，其底部設伸縮支撐裝置，上置剪切土樣臺。環繞土樣承接桶設第二冷浴循環通路。本發明裝置，結構簡單，操作方便。可以實現不同試驗條件下對同一個土樣進行不同剪切截面的多次剪切，提高了試驗效率，保證了不同試驗條件下土樣的均一性。一個土樣可以實現不同試驗條件下的剪切試驗，試驗條件不局限于一個解凍過程，也可以包括不同次數的凍融循環或不同的法向應力。

技術領域

本發明涉及土力學技術領域土工室內直剪試驗裝置，具體說是一種凍融土循環剪切試驗裝置。

背景技術

凍融土的物理力學性質復雜，是深部巖土體重要技術問題之一。常規的凍融土樣的剪切試驗從制樣到一次剪切結束往往需要兩天時間，土樣的利用率和試驗效率均受到制約，不同批次土樣的均一性難以保證。

目前使用的大部分剪切試驗裝置只能對普通土進行直剪試驗，其適用范圍雖廣，但是不能實現土樣在高壓固結狀態下的凍結與解凍。目前可以進行凍融循環的剪切裝置，由于剪切平臺的固定，不能進行伸縮，一個試樣只能進行一次剪切。不能實現同一土樣的不同剪切面的多次往復剪切。大大影響了土樣的利用率和試驗的效率。

發明內容

本發明目的是為解決現有土工室內直剪試驗中存在的技術問題，提供一種凍融土循環剪切試驗裝置。該裝置能夠自動控制溫度，可以對同一個土樣不同截面多次剪切，進行剪切試驗。

為了實現上述目的，本發明提出的凍融土循環剪切試驗裝置，包括上剪切盒、下剪切盒、透水板和法向加載裝置。其特征是：

所述上剪切盒中心位置設有上下貫通的土樣通道；上剪切盒內設有環繞土樣通道的第一冷浴循環通路；所述透水板和法向加載裝置的形狀與土樣通道的斷面形狀適配。

所述法向加載裝置設有法向應力傳感器和法向位移傳感器。所述透水板為銅質板材，板面上均布若干透水孔。

下剪切盒中心位置設有上部敞口的土樣承接桶，土樣承接桶底部設有伸縮支撐裝置，伸縮支撐裝置上設置剪切土樣臺。下剪切盒內設有環繞土樣承接桶的第二冷浴循環通路。下剪切盒側部設置有水平加載裝置（水平驅動裝置）。

下剪切盒的土樣承接桶敞口位置與上剪切盒的土樣通道的位置對應，也就是說，當上下剪切盒準確合為一體時，土樣通道與土樣承接桶相互銜接為一個通道。

所述下剪切盒底部設有滑動或滾動裝置。

上剪切盒和下剪切盒的非剪切面為保溫面。所述剪切面是指上下剪切盒拼接為一體時，相對的兩個盒面。

在透水板和剪切土樣臺上均設有溫度傳感器探頭凹槽。

本發明裝置用于凍融土剪切試驗的試驗操作方法及過程：

一、將溫度探頭插入到透水板和剪切臺預定的凹槽中，然后將上、下剪切盒對應位置拼接到一起，將第一冷浴循環通路、第二冷浴循環通路分別與冷浴循環系統接通。完成剪切盒的安裝工作。

二、安裝好剪切盒后，將制作好的土樣對準土樣通道，小心地推入土樣通道內，土樣被置于剪切土樣臺上。此時，剪切土樣臺臺面低于下剪切盒剪切面一個設定的土樣剪切厚度值（如：3～8mm）。再在土樣上方放置透水板，然后在透水板上安裝法向加載裝置。完成土樣的安裝工作。

三、裝樣完畢后，對土樣進行壓縮固結，固結完成后，啟動冷浴循環系統。待土樣凍結溫度達到設計凍結溫度后，持續保持凍結溫度12小時。完成土樣的凍結工作。