一种用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪及应用制造技术

本发明专利技术提供一种用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪及应用，包括剪切试验系统、荷载系统、监测控制系统、进排水系统以及容器；所述荷载系统用于对剪切试验系统进行荷载加载；所述荷载系统包括升降机构、升降臂、与升降臂呈水平滑动的伸缩力臂、加力轴、与加力轴的下端相连接的加压板，所述升降机构用于竖直方向上升或下降升降臂；所述监测控制系统包括位移监测仪、压力传感器和计算机，所述位移监测仪用于监测伸缩力臂的水平位移以及升降臂的竖向位移，所述压力传感器布置在荷载系统对剪切试验系统的荷载作用面上。本发明专利技术采用大尺度的剪切设计，规避了常规直剪仪因单方向剪切位移太小而不能使滑带土一次性剪至残余的缺点。移太小而不能使滑带土一次性剪至残余的缺点。移太小而不能使滑带土一次性剪至残余的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪及应用


[0001]本专利技术属于滑坡工程试验
，尤其是涉及一种线性应力路径条件下的剪切力学试验仪器及应用。

技术介绍

[0002]滑坡沿滑动面长距离滑动后，其滑带土已剪至残余阶段，对应的剪切强度降至残余。因此，一般认为滑带土残余强度是评价滑坡稳定性和抗滑设计的重要参数。
[0003]三峡工程实施以来，由于水库周期性蓄排水，时常遇到老滑坡重启现象。即地质历史时期发生滑动的滑坡停止滑动后，经过一段长时间休眠止滑，后期又由于外部因素(例如库水位抬升)的激励，再次促使其沿原有滑面发生滑动，称之为老滑坡的重新启动。通常认知为，老滑坡重启时，滑动面的强度仍为残余强度。然而，许多学者通过参数反演发现，老滑坡重启时，其对应的剪切强度常大于残余强度，表现出残余强度再生现象。一些学者解释了强度再生机理，认为滑带土在休眠期发生触变硬化、固结蠕变、结构强化等系列过程，是引起强度再生的内在因素，且具有明显的时间效应，休眠时间越长，则滑坡重启时的再生强度越高。
[0004]残余强度再生对于滑坡稳定性和抗滑设计具有重要意义，其数值的确定需采用试验手段。目前，人们主要采用常规直剪和环剪试验开展残余强度再生试验。通常的做法是，先给剪切面施加正向压力，而后采用一定的剪切速率将土体剪至残余，继而释放剪切力停止剪切，在正向压力不变的条件下保持试样静止一段时间，以模拟滑坡休眠期，休眠期满后重新启动剪切，测量重启时滑面的剪切强度。但其缺点在于：(1)常规直剪仪的剪切距离小，需采用往返推剪的模式开展实验，该模式有违滑坡单方向的滑动情形；(2)采用环剪仪开展试验时，采用释放剪切力的方式停止剪切，但实际上，滑坡休眠时，滑面上的剪切力仍是存在的。环剪仪难以模拟该真实条件。

技术实现思路

[0005]为克服现有直剪仪、环剪仪在滑带土再生强度试验中表现出的缺点，本专利技术旨在结合滑坡演化发展的基本特征，提供一种适用于滑带土残余强度再生试验的新型剪切仪，该仪器可实现大尺度剪切，还可通过线性应力路径的控制模拟滑动面“从滑动到静止再到重启”的动力学过程，实现滑坡重启时刻的再生强度测量。设备配套了计算机伺服控制系统，能根据实时传输的监测数据对动力部件做出调控指令，提高了仪器的自动化和多功能化水平。设备同时满足可研性强、工程意义大等创新要求和实际需求。
[0006]为此，本专利技术的上述目的通过如下技术方案实现：
[0007]一种用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪，其特征在于：所述用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪包括剪切试验系统、荷载系统、监测控制系统、进排水系统以及容器；
[0008]所述剪切试验系统布置在容器内，所述荷载系统用于对剪切试验系统进行荷载加
载；
[0009]所述进排水系统用于向容器内加水或者排水；
[0010]所述荷载系统包括升降机构、升降臂、与升降臂呈水平光滑滑动的伸缩力臂、加力轴、与加力轴的下端相连接的加压板，所述升降机构用于竖直方向上升或下降升降臂。所述伸缩力臂的自由端下方设有加力轴、与加力轴的下端相连接的加压板，所述伸缩力臂在升降机构的升降作用下带动加力轴、布置在加力轴下端的加压板向剪切试验系统进行荷载加载。
[0011]同时，所述伸缩力臂为从动构件，其一侧穿入升降臂内，两者间通过光滑滚珠呈无摩阻接触。一方面，升降臂下降时，可带动伸缩力臂一起下移。另一方面，剪切错动引起上盘模具位移时，又可牵引伸缩力臂沿升降臂内部发生光滑的水平移动。
[0012]所述监测控制系统包括位移监测仪、压力传感器和计算机，所述计算机用于控制升降机构在竖直方向上上升或下降升降臂，所述位移监测仪、压力传感器均与计算机信号连接，所述位移监测仪用于监测伸缩力臂的水平位移以及升降臂的竖向位移，所述压力传感器布置在荷载系统对剪切试验系统的荷载作用面上。
[0013]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0014]作为本专利技术的优选技术方案：所述剪切试验系统包括上盘模具、下盘模具以及布置在两者之间的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒、下剪切盒分别卡入至上盘模具、下盘模具内且使得上剪切盒、下剪切盒之间的接触面与水平方向呈一定倾角；所述上剪切盒、下剪切盒内均装填滑带土。倾斜的剪切面设置，使其上的正应力和剪应力皆由其上部的竖向合力经受力分解而来。一方面控制了线性的应力路径，另一方面确保了休眠阶段剪切面的剪应力得到保持。
[0015]上盘模具、下盘模具的主要作用为装载剪切盒，以及控制剪切角度。上盘模具底面和下盘模具顶面内分别设置推槽，两者对称，并呈一定的倾斜角度。推槽内侧壁开有伸缩插销孔。
[0016]可以配套带有不同倾斜角度推槽的上盘模具、下盘模具，可开展不同剪切角度下的剪切试验。
[0017]上、下剪切盒间预留一定宽度的缝隙，以控制试验中剪切面的形成，相应的，剪切面将滑带土样分为滑带土上盘和滑带土下盘。上、下剪切盒分别对应于上、下盘模具内推槽，两者尺寸匹配，剪切盒可装入推槽。剪切盒外表设置伸缩插销，剪切盒装入推槽前，伸缩插销缩入剪切盒内，当装入推槽后，则计算机发出指令将插销伸出并伸入至推槽内壁的插销孔内，使剪切盒和推槽固连，因此推槽的倾斜角度控制了剪切面角度。
[0018]作为本专利技术的优选技术方案：所述下盘模具的底部具有支座，所述支座的下端抵在容器的内底部并固定。
[0019]作为本专利技术的优选技术方案：所述剪切试验系统的顶部固定有承压板，所述承压板顶部具有容纳加压板的凹槽，如此，加压板可向下移动嵌入承压板凹槽内对承压板施压，使得剪切错动过程中，上盘模具可牵引加压板连同其上部的加压轴和伸缩力臂一起发生水平位移分量。
[0020]作为本专利技术的优选技术方案：所述承压板内设有电磁体，所述电磁体用于在通电的状态下吸住加压板。试验之前装样时，通电启动其磁性，将上盘模具与其上部的加压板相
吸，由升降臂带动其起落至预定位置，恰与下盘模具形成预定的空间，可使含滑带土样的剪切盒装入上下盘模具内。待装样完成，断电释放承压板磁性，即可进入下盘固定而上盘活动的剪切试验阶段。
[0021]作为本专利技术的优选技术方案：所述升降机构包括立柱、油压泵、竖向导轨和变频器，所述油压泵布置在立柱的顶部，所述竖向导轨沿着立柱的柱身布置，所述变频器用于调控油压泵以驱动升降臂沿着竖向导轨上升或者下降。
[0022]升降臂架为主动构件，空心结构，伸缩力臂为从动构件，其一侧穿于升降臂内，两者间呈无摩阻接触。一方面，变频器通过调控油压泵，可驱动升降臂沿竖向导轨升降，并带动伸缩力臂及与其相连的加压轴升降，实现加压板对承压板的加卸载。另一方面，试验中剪切盒错动引起上盘模具水平向位移分量时，可带动伸缩力臂沿升降臂内部发生光滑移动，并确保无机械摩阻力。
[0023]作为本专利技术的优选技术方案：所述位移监测仪布置在处于监测柱的升降器上，所述升降器用于沿着监测柱上升或者下降位移监测仪。同时，将数据通过信号传输电缆回馈给计算机，从而实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪，其特征在于：所述用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪包括剪切试验系统、荷载系统、监测控制系统、进排水系统以及容器；所述剪切试验系统布置在容器内，所述荷载系统用于对剪切试验系统进行荷载加载；所述进排水系统用于向容器内加水或者排水；所述荷载系统包括升降机构、升降臂、与升降臂呈水平滑动的伸缩力臂、加力轴、与加力轴的下端相连接的加压板，所述升降机构用于竖直方向上升或下降升降臂；所述伸缩力臂的自由端下方设有加力轴、与加力轴的下端相连接的加压板，所述伸缩力臂在升降机构的升降作用下带动加力轴、布置在加力轴下端的加压板向剪切试验系统进行荷载加载；所述伸缩力臂为从动构件，其一侧穿入升降臂内，两者间通过光滑滚珠呈无摩阻接触；一方面，升降臂下降时，可带动伸缩力臂一起下移，另一方面，剪切错动引起上盘模具位移时，又可牵引伸缩力臂沿升降臂内部发生光滑的水平移动；所述监测控制系统包括位移监测仪、压力传感器和计算机，所述计算机用于控制升降机构在竖直方向上上升或下降升降臂，所述位移监测仪、压力传感器均与计算机信号连接，所述位移监测仪用于监测伸缩力臂的水平位移以及升降臂的竖向位移，所述压力传感器布置在荷载系统对剪切试验系统的荷载作用面上。2.根据权利要求1所述的用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪，其特征在于：所述剪切试验系统包括上盘模具、下盘模具以及布置在两者之间的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒、下剪切盒分别卡入至上盘模具、下盘模具内且使得上剪切盒、下剪切盒之间的接触面与水平方向呈一定倾角；所述上剪切盒、下剪切盒内均装填滑带土，上下剪切盒间留有一定宽度的缝隙，以控制剪切面。3.根据权利要求2所述的用于滑带土残余强度再生试验的大型剪切仪，其特征在于：所述下盘模具的底部具有支座，所述支座的下端抵在容器的内底部。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志强，汪明元，周奇辉，张俊荣，林成远，冯武超，楼永良，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：