[發(fā)明專利]用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置、試樣模具及試驗方法

在審

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• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110146390A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周傳波;周家全;周小勇;高壇;潘勛;楊梟;張震;吳廷堯;吉凌;呂國鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

1.一種用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，包括：

下剪切盒，具有向上開口的內(nèi)腔，所述下剪切盒的內(nèi)腔用于放置剪切試樣的下盤，所述剪切試樣的上盤和下盤呈一體成型設(shè)置；

水平加壓裝置，驅(qū)動所述下剪切盒沿左右向活動，進而對所述剪切試樣的下盤施加沿左右向的剪切力；

上剪切盒，具有向下開口的內(nèi)腔，所述上剪切盒的內(nèi)腔用于放置所述剪切試樣的上盤，所述上剪切盒通過所述剪切試樣固定于所述下剪切盒上方；

法向剛度控制盒，呈向下開口設(shè)置，套設(shè)于所述上剪切盒外圍；

彈性件，安裝于所述上剪切盒頂部與所述法向剛度控制盒之間，所述彈性件用于支撐所述法向剛度控制盒；

法向加壓裝置，驅(qū)動所述法向剛度控制盒向下活動，從而擠壓所述上剪切盒，進而對所述剪切試樣的上盤施加向下的壓力；

豎向位移傳感器，固定于所述上剪切盒頂部，用于測量剪切過程中所述上盤的豎向位移；

水平位移傳感器，固定于所述下剪切盒，用于測量剪切過程中所述下盤的水平剪切位移；

位移量測系統(tǒng)，用于采集所述豎向位移和所述水平剪切位移。

2.如權(quán)利要求1所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，所述法向剛度控制盒內(nèi)側(cè)壁設(shè)有豎向凸筋，所述上剪切盒外側(cè)壁與所述豎向凸筋對應(yīng)的位置設(shè)有豎向凹槽，所述豎向凸筋與所述豎向凹槽配合，以限制所述上剪切盒與所述法向剛度控制盒在前后方向上的相對位移。

3.如權(quán)利要求1所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，還包括下剪切盒支架，所述下剪切盒支架安裝于所述底板上，具有向上開口的內(nèi)腔，所述下剪切盒支架的內(nèi)腔用于安裝所述下剪切盒，所述下剪切盒支架活動安裝于所述框架上，具有沿左右向的活動行程。

4.如權(quán)利要求3所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，所述下剪切盒支架側(cè)壁貫設(shè)有第二螺紋孔，所述第二螺紋孔用于與第二螺接件配合，以將所述下剪切盒固定于所述下剪切盒支架內(nèi)。

5.如權(quán)利要求3所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，還包括框架，所述框架包括底板和自所述底板左右兩端向上延伸的邊框，所述邊框貫設(shè)有沿左右向延伸的第一螺紋孔，所述第一螺紋孔用于與第一螺接件配合，以在左右向?qū)λ龇ㄏ騽偠瓤刂坪羞M行限位。

6.如權(quán)利要求5所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，所述底板上側(cè)壁設(shè)有沿左右向的橫向凸筋，所述下剪切盒支架底部與所述橫向凸筋對應(yīng)的位置設(shè)有沿左右向延伸的橫向凹槽，所述橫向凸筋與所述橫向凹槽配合，以限制所述下剪切盒支架在前后方向上的位移。

7.如權(quán)利要求1所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，其特征在于，所述上剪切盒在左右向的長度比所述下剪切盒在左右向的長度大；和/或，

所述彈性件為彈簧，所述彈簧的上端固定于所述法向剛度控制盒內(nèi)側(cè)壁，下端用于與所述上剪切盒相抵接；和/或，

所述上剪切盒包括上擋板、自所述上擋板左右兩端向下延伸的兩個上側(cè)板以及兩個亞克力板，所述上擋板的前端和后端分別設(shè)有沿左右向延伸的橫向卡槽，所述兩個亞克力板分別安裝于所述橫向卡槽內(nèi)；和/或，

所述下剪切盒包括下?lián)醢濉⒆运鱿聯(lián)醢遄笥覂啥讼蛏涎由斓膬蓚€下側(cè)板以及兩個亞克力板，所述下?lián)醢宓那岸撕秃蠖朔謩e設(shè)有沿左右向延伸的橫向卡槽，所述兩個亞克力板分別安裝于所述橫向卡槽內(nèi)。

8.一種試樣模具，其特征在于，包括模具底板、模具側(cè)板和不規(guī)則界面擋板，所述模具側(cè)板可拆卸安裝于所述模具底板周緣，以形成一側(cè)開口的內(nèi)腔，所述不規(guī)則界面擋板設(shè)于所述內(nèi)腔內(nèi)，以將所述內(nèi)腔分隔為上腔和下腔，所述上腔用于制作上盤，所述下腔用于制作下盤。

9.如權(quán)利要求8所述的試樣模具，其特征在于，位于所述模具底板左右端的所述模具側(cè)板呈向內(nèi)彎折的臺階狀設(shè)置，以使所述下盤在左右向的長度小于所述上盤在左右向的長度。

10.一種試驗方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1所述的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置和如權(quán)利要求8所述的試樣模具，具體步驟包括：

S1將塑料薄膜鋪滿所述試樣模具的上腔腔底和腔壁，在薄膜上涂抹潤滑油，向模具上腔中澆筑制作料漿，利用振搗錘錘擊振搗，以排出試樣中的氣泡，放置于常溫環(huán)境中養(yǎng)護以得到上盤試樣；

S2直到所述上盤試樣的強度達(dá)到閾值，將所述不規(guī)則界面擋板取下，將塑料薄膜鋪滿所述試樣模具的下腔腔底和腔壁，在薄膜上涂抹潤滑油，向模具下腔中澆筑制作料漿，利用振搗錘錘擊振搗，以排出試樣中的氣泡，放置于常溫環(huán)境中養(yǎng)護以得到下盤試樣，直到所述下盤試樣的強度達(dá)到閾值；

S3根據(jù)嵌巖樁性質(zhì)選擇所述彈性件，將所述彈性件安裝至所述上剪切盒上部與所述法向剛度控制盒之間；

S4將所述剪切試樣的上盤安裝于所述上剪切盒中，將所述剪切試樣的下盤安裝于所述下剪切盒中，將所述下剪切盒安裝于所述下剪切盒支架內(nèi)，將所述法向剛度控制盒套設(shè)于所述上剪切盒外，將所述法向剛度控制盒固定于所述彈性件與所述上剪切盒接觸、且未發(fā)生彈性形變的位置；

S5通過所述法向加壓裝置對所述法向剛度控制盒向下施加法向壓力，待所述法向壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時保持不變，通過所述水平加壓裝置對所述下剪切盒支架施加水平剪切力，利用所述位移量測系統(tǒng)采集所述豎向位移傳感器測量的豎向位移和所述水平位移傳感器測量的水平剪切位移。