[發明專利]一種土體現場直剪試驗裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201911407625.9
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111024521A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 張衛雄;楊校輝;翟向華;丁保艷;張文綸;張國華;邵東橋;郭楠;李興杰
• 申請（專利權）人: 甘肅地質災害防治工程勘查設計院;蘭州理工大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G01N33/24
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 賀云美

本發明涉及一種土體現場直剪試驗裝置及其使用方法，該裝置包括試樣保護罩、豎向加載機構和反力組件以及切向加載機構，保護罩為透明保護罩（2），其側壁上距頂面一小段距離處設有水平刻度線（27）并且水平刻度線以上均布有多個注水孔（3）。透明保護罩進一步集透明和切削一體。本發明裝置在應用時，可以觀察記錄試樣破壞的整個過程；能夠簡便有效的調節試樣的含水率，得到不同含水率下試樣的抗剪強度指標。此外，對于滑坡土體，通過在同一抗滑樁鉆孔內滑體土層、滑帶土土層、滑床土層三個不同位置分別進行試驗，能夠解決既有試樣在平面上處于不同位置產生誤差的影響，所得的試驗結果更加符合實際工程的需要。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，尤其涉及一種土體現場直剪試驗裝置及其使用方法。

背景技術

滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發生的一種地質現象。其根本原因在于某一滑移面上剪應力超過了該面的抗剪強度，主要受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響。滑坡常常給工農業生產以及人民生命財產造成巨大損失，甚至發生毀滅性的災難。根據滑坡的產生原因和特點，準確得到滑坡土體的抗剪強度指標是預防和治理滑坡的關鍵所在。抗剪強度指標是滑坡穩定性計算和治理工程的重要條件，它對大型滑坡的治理成本以及工程可靠性起決定作用。因此，獲得準確的抗剪強度指標對滑坡的有效預防和治理就顯得非常重要。

目前，抗剪強度指標的獲取主要有室內直剪試驗、三軸試驗和現場直剪試驗。室內試驗的試驗條件較好，但是在試樣的取樣、運輸、制備過程中容易擾動土體的天然狀態，造成實驗結果的失真，且具有尺寸效應。

現有的現場直剪試驗技術（比如申請號201520235289. 5專利文件公開的滑坡巖體抗剪強度的現場直剪試驗裝置）雖然有效的解決了室內試驗的不足，但依然無法滿足試驗參數準確獲取的條件。其一在于，剪切盒編鋼筋、澆筑混凝土、養護的制備時間較長且無法觀察記錄裂縫的發展規律。其二在于，無法獲取不同含水率下試樣的抗剪強度指標，不能直觀的反映地下水、雨水等含水量變化對巖土體抗剪強度的影響。其三在于，現有的試驗多測試滑坡表層土體的抗剪強度指標，未見到基于抗滑樁挖孔過程測試滑帶土抗剪強度指標的實驗，無法滿足實際工程的需要。其四在于，采用人工削取試樣耗費時間和人力較大，對試樣依然有較大的擾動，而且不利于精確控制試樣的表觀尺寸，容易造成試驗結果的偏差。因此，針對現有技術的不足，提出一整套完備的現場直剪試驗裝置及試驗方法具有重大的工程意義和社會經濟效益。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠詳細觀察并記錄裂縫發展，能夠獲取不同含水率下試樣抗剪強度指標的土體現場直剪試驗裝置。

為解決上述問題，本發明所述的一種土體現場直剪試驗裝置，包括試樣保護罩、設在所述保護罩頂部的豎向加載機構和反力組件以及設在所述保護罩側邊的切向加載機構，其特征在于，所述保護罩為透明保護罩，其側壁上距頂面一小段距離處設有水平刻度線并且所述水平刻度線以上均布有多個注水孔，所述裝置還包括使用時與所述注水孔連通并提供水源的水箱。

優選的，所述透明保護罩底部具有向下延伸的切削部。

優選的，所述切削部與所述透明保護罩可拆卸連接并且其超出所述透明保護罩底部的距離等于所述水平刻度線到所述透明保護罩頂面內壁的距離。

優選的，所述透明保護罩包括鐵框架和設在所述鐵框架除底面之外上的五片透明有機玻璃。

優選的，所述水箱上具有容量刻度線。

優選的，該裝置還包括與所述豎向加載機構、所述切向加載機構均相連的自動加載控制機構。

優選的，該裝置還包括設在所述透明保護罩頂部的豎向位移傳感器、設在所述透明保護罩頂部的切向位移傳感器以及與兩者均相連的數據采集處理設備。

相應地，本發明還提供了一種土體現場直剪試驗裝置的使用方法，該方法包括：