[發明專利]一種新型土工動力直剪試驗裝置

有效

• 申請號: 201710113419.1
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106644768B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王帥;雷學文;董云潔;孟慶山;徐亞飛;周疆豪;蘇鍵;龔嶼;衛一豐
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

本發明提供一種新型土工動力直剪試驗裝置，包括直剪儀和用于采集試樣位置變化數信息的傳感器采集模塊還包括直剪模塊，水位波動模塊，干濕循環模塊和試樣變形監測模塊；直剪模塊對稱分布在直剪儀四周，用于為試樣提供水平載荷；水位波動模塊連接在直剪儀一側，用于模擬潮汐荷載；干濕循環模塊與直剪儀底部連接，用于模擬降雨和蒸發；試樣變形監測模塊設置在直剪儀側邊，用于觀測并記錄試樣在實驗過程中的變形；傳感采集模塊的測量端安裝在直剪儀周圍，用于檢測試樣試驗過程中位移變化。本發明能為試樣提供多種加載模式下和環境變化狀態下的直剪試驗，并試樣在實驗過程中的變形和位移變化等進行實時監控和記錄，使得試驗結果更可靠。

技術領域

本發明屬于測試裝置領域，具體涉及一種新型土工動力直剪試驗裝置。

背景技術

直剪儀是一種常見的土工試驗裝置，它主要用于測定土體的抗剪切強度，用于評價工程土體的力學性質，目前現有的直剪裝置，多采用上下分離的鋼性盒體，上剪切盒和下剪切盒中盛裝土體，土體上部設置有壓力板，采用壓力裝置對壓力板施加壓力，主要采用壓力杠桿施加豎向壓力、水平向則采用電機鏈輪、螺桿傳遞水平推力，配合量力環、百分表等采集峰值剪切強度以及對應的剪切位移。但值得指出的是上述剪切儀器分析土體剪切強度時，多數是通過水平固定的剪切速度來進行，與工程實際中土體受到剪切力真實情況時存在差異，例如隨著我國海洋戰略的實施推進，越來越多的島礁工程建設日益興起，海洋環境的特殊性造就了復雜的海洋動力環境，土與工程結構建設物的相互作用多數是動力剪切作用，還比如波浪荷載作用下土體與海洋樁基的相互作用，例如橋墩受水流沖擊、交通荷載對路基、風力、海浪、水流對海上建筑物是動荷載，尤其對周圍土的剪切作用也是動荷載，且是一種大小和多向變化的荷載。再比如施工中的機器振動，地基加固中的沖擊碾壓、路基上部的車輛移動交通荷載，儲油罐液位反復升降這些荷載傳遞到土體中，對土體而言均是一種動力循環剪切作用，而目前關于直剪裝置多為應變控制式，明顯與實際。同時周圍環境荷載的施加，環境荷載，例如臨海和沿海區域，由于潮汐作用，水位的波動也會導致土體抗剪切強度發生變化，同時在一些降雨和蒸發頻繁的地區，由于干濕循環對于土體自身性質的改變，也會導致土體剪切強度的變化，現有的直接試驗裝置卻不具備模擬環境荷載對土體抗剪切強度的影響的功能。現有直剪裝置未能考慮單方向的土體受動力剪切作用，也沒能考慮剪切力方向變化的情況，在環境荷載對土體抗剪切強度的影響上其功能上都有所欠缺。在土體抗剪切試驗過程中，尤其對于不同類型的土體而言，尤其是砂土而言，在剪切試驗過程中，顆粒之間會發生咬合作用，使得顆粒間發生移動，往往需要觀察土體的顆粒移動或者變形情況，現有的直剪裝置多數無法進行觀察，這給試驗研究造成了一定難題。因此，有必要設計一種新的土工直剪試驗裝置，能對試樣進行多種復雜加載狀態和環境狀態下的試驗。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：

一種新型土工動力直剪試驗裝置，包括直剪儀100和用于采集試樣位置變化數信息的傳感采集模塊600，其特征在于：還包括直剪模塊200，水位波動模塊300，干濕循環模塊400和試樣變形監測模塊500；

所述直剪儀100包括用于放置試樣的透明玻璃試樣盒和底座107，所述透明玻璃試樣盒包括上下對稱扣合的方形試樣盒a101a和方形試樣盒b101b，試樣盒內從上到下依次設有加載蓋103、頂部透水石102a、試樣A和底部透水石102b，所述的方形試樣盒b101b底部側邊開設有與試樣盒內部貫通的進水口104，方形試樣盒b101b底部底面嵌設有方形試樣盒滾珠槽105和滾珠106，所述的方形試樣盒b101b周向外側壁上開設有滑動槽110，所述的底座107為十字型支座，支座中部上方設有方形試樣盒固定支架109，底座107中部上表面開設有底座滾珠槽108；

所述直剪模塊200對稱分布在直剪儀100四周，直剪模塊活動端與直剪儀100相連，用于為試樣提供水平載荷；

所述水位波動模塊300連接在直剪儀100一側，用于模擬潮汐荷載；

所述干濕循環模塊400與直剪儀100底部連接，用于模擬降雨和蒸發；