[發明專利]凍融條件下巖土體散體物料的直剪測試裝置及其測試方法

在審

• 申請號: 201910369929.4
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN109991104A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王家臣;徐文彬;王曉純
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

1.凍融條件下巖土體散體物料的直剪測試裝置，其特征在于，包括：

應力加載系統，包括豎直方向連續加載系統(2)、水平方向連續加載系統(6)；

試件控制系統，包括基座(14)和裝載試樣的剪切盒；剪切盒防止在基座(14)上；加載活塞板(15)位于剪切盒上方，并且兩者間留有間距；還包括設置在最頂部的軸向壓力鋼板(12)，軸向壓力鋼板(12)通過光軸桿(10)固定在基座(14)上方，光軸桿(10)兩端均有螺母(11)鎖緊；基座(14)兩側分別固定有側向壓力鋼板(13)；豎直方向連續加載系統(2)固定在軸向壓力鋼板(12)下表面；水平方向連續加載系統(6)固定在側向壓力鋼板(13)上；

冷熱溫控循環系統，包括可拆裝保溫罩(17)、冷熱循環液管路(20)、大功率冷浴循環機(19)；可拆裝保溫罩(17)安裝在上剪切盒(4)、下剪切盒(7)外部；可拆裝保溫罩(17)通過冷熱循環液管路(20)與大功率冷浴循環機(19)連接；

數據采集系統，對試樣施加的壓力、試樣的位移、剪切盒內溫度進行采集。

2.根據權利要求1所述的凍融條件下巖土體散體物料的直剪測試裝置，其特征在于，所述的剪切盒包括上剪切盒(4)、下剪切盒(7)，上剪切盒(4)、下剪切盒(7)之間用鋼珠(9)連接，下剪切盒(7)與基底(14)間用鋼珠(9)連接。

3.根據權利要求1所述的凍融條件下巖土體散體物料的直剪測試裝置，其特征在于，所述的數據采集系統，包括采集壓力信號的豎直方向壓力傳感器(1)、水平方向壓力傳感器(5)，采集位移信號的垂直位移傳感器(3)、水平位移傳感器(8)，測溫元件(16)、溫度感應器(21)；所述的豎直方向壓力傳感器(1)、垂直位移傳感器(3)均安裝在豎直方向連續加載系統(2)上；水平方向壓力傳感器(5)、水平位移傳感器(8)均安裝在水平方向連續加載系統(6)上；測溫元件(16)安裝在可拆裝保溫罩(17)上；溫度感應器(21)安裝在下剪切盒(7)內；所述的豎直方向壓力傳感器(1)、水平方向壓力傳感器(5)、垂直位移傳感器(3)、水平位移傳感器(8)，測溫元件(16)、溫度感應器(21)分別與電腦(18)通訊連接。

4.根據權利要求1所述的凍融條件下巖土體散體物料的直剪測試裝置的測試方法，包括以下步驟：

(1)將實驗所用的試樣放置剪切盒內，蓋上可拆裝保溫罩(17)，打開大功率冷浴循環機(19)，進行凍融處理，實驗選擇在-20℃冰凍6h，在15℃融化6h作為一個凍融循環周期，達到要求的凍融次數后進行直剪實驗；

(2)利用豎直方向連續加載系統(2)通過加載活塞板(15)對上剪切盒(4)施加一定的正應力，水平方向連續加載系統(6)以一定的剪切速率1.4mm/min提供水平方向的剪切力，當試件水平變形達到試樣尺寸的15％～20％時，可認為試樣已經破壞；

(3)利用壓力傳感器分別記錄剪切盒內試件受到的垂直壓力和水平壓力，利用位移傳感器記錄試件在加載過程中產生的軸向位移和側向位移，記錄整個過程剪切力與位移的變化，并根據數據來擬合一條應力-位移曲線；

(4)重新裝進新的試樣于剪切盒中，蓋上可拆裝保溫罩(17)，打開大功率冷浴循環機(19)，當經歷相同的凍融次數后，通過改變正應力大小，重復上述的直剪實驗；

(5)經過多組試驗后，整理數據，計算試樣的內摩擦角和粘聚力c。