[發明專利]一種智能化自旋式空心圓柱界面剪切儀及其測試方法

在審

• 申請號: 202110779192.0
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113640213A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 劉偉;徐湘田;王永濤
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01N3/22;G01N3/24;G01N3/08;G01F22/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 朱廣

本發明公開一種智能化自旋式空心圓柱界面剪切儀及其測試方法。包括土樣區，土樣區內部設置有實心圓柱，實心圓柱上部設置有頂端平衡器，頂端平衡器上部與頂部總控器連接，頂部總控器與反力支架體系固定連接，頂端平衡器旁邊設置有土樣扭力控制系統，土樣區外部設置有周圍壓力室，土樣區底部設置有試樣加載底板，試樣加載底板與實心圓柱扭力傳遞軸連接，所述實心圓柱扭力傳遞軸與扭力測試及轉動位移測試系統連接。本發明解決直剪試驗中不能夠測試孔隙水壓力及只能夠進行小位儀條件下界面摩擦力的不足，解決環剪儀中不能夠測試復雜應力條件下不同巖土體界面摩擦力和只能使用平均剪應力和剪切位移的不足。

技術領域

本發明涉及一種智能化自旋式空心圓柱界面剪切儀及其測試方法，屬于巖土工程技術領域。

背景技術

巖土界面間的摩擦力測試對于巖土工程中設計、施工等環節中發揮著重要作用，例如樁土界面摩擦力、新舊路面接觸界面的摩擦力、不同巖性巖土體在外部荷載擾動下的摩擦力及巖土體與土工織物間摩擦力等摩擦力的測試對于已有構筑物穩定性的甄別發揮著舉足輕重的作用。目前對于上述摩擦力的測試主要通過直剪儀和環剪儀進行測試，直剪儀測試中主要將上剪切盒放置巖土體，下剪切盒放置樁材料、土工織物和不同于上剪切盒的巖土材料，上下剪切盒發生相對位移時其摩擦力即可測試獲得，但直剪儀存在的主要問題是不能夠在摩擦力測試中測試孔隙水壓力，且只能夠測試位移量較小的不同界面之間的摩擦力，位移過大會引起整個上部垂向荷載發生偏轉，引起較大的試驗誤差。環剪儀在測試中，也分為上下剪切盒，環剪儀相對直剪儀而言，其測試位移增大，也可以反映剪切力測試中的孔隙水壓力變化情況，但環剪儀不能夠反映復雜應力條件下不同巖土體之間剪切力的測試，且環剪儀在實際工作中只能夠使用其平均剪應力和剪應變，并非實際的剪應力和剪應變。

現有技術通過直剪儀進行不同巖土體界面摩擦力的測試；通過環剪儀進行不同巖土體界面摩擦力的測試。

1、直剪儀存在的主要問題是不能夠在摩擦力測試中測試孔隙水壓力，且只能夠測試位移量較小的不同界面之間的摩擦力，位移過大會引起整個上部垂向荷載發生偏轉，引起較大的試驗誤差。

2、環剪儀不能夠反映復雜應力條件下不同巖土體之間剪切力的測試，且環剪儀在實際工作中只能夠使用其平均剪應力和剪應變，并非實際的剪應力和剪應變。

綜上，一種能夠反映大位移情況下不同巖土界面之間摩擦力，同時能夠測試剪切中孔隙水壓力，且反映巖土體摩擦力測試中總體積變化的界面剪切儀急需產生，利用其實際測試獲得剪應力和剪應變解決復雜應力條件下不同巖土體界面之間摩擦力的測試。本發明基于已有空心圓柱扭剪試驗系統，開發一種智能化自旋式空心圓柱界面剪切儀及其測試方法，總體系包括實心柱和空心圓柱兩個部分，內部實心柱和外部空心圓柱發生相對剪切位移時能夠確保自旋控制，智能化水平大大提高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種智能化自旋式空心圓柱界面剪切儀及其測試方法，解決直剪試驗中不能夠測試孔隙水壓力及只能夠進行小位移條件下界面摩擦力的不足，解決環剪儀中不能夠測試復雜應力條件下不同巖土體界面摩擦力和只能使用平均剪應力和剪切位移的不足。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：