一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，包括上盒、下盒、水平反力架、水平施力模块、竖向施力模块和水平尺，上盒套设在试样上部；下盒套设在试样下部；水平反力架与下盒固定为一体，下盒设置在水平反力架的端部；水平施力模块的一端抵靠在上盒上，水平施力模块远离上盒的一端抵靠在水平反力架侧壁，水平施力模块用于产生剪力；竖向施力模块放置在试样上部，竖向施力模块用于产生正应力；水平尺用于测试上盒的水平位移。本发明专利技术中通过将水平反力架与下盒固定，水平反力架作为支撑物确保了支撑物的可靠性；水平施力模块的一端抵靠在水平反力架侧壁，利用水平反力架为水平施力模块提供反作用力，确保了水平方向剪力的可靠性。力的可靠性。力的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法


[0001]本专利技术涉及土木工程试验
，尤其涉及一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法。

技术介绍

[0002]现有大剪试验中，如图1所示，利用竖向施力模块对试样施加正应力，利用千斤顶对试样施加剪力，千斤顶支撑在左侧的支撑物上，再通过承压板把剪力施加在试样上，竖向受压的试样在逐渐增大的水平剪力的作用下逐渐被剪坏。施加水平力的机构，如千斤顶等，需要抵靠在其它支撑物上。在试验现场，被选作支撑物的是旁边的壁面或是其它支撑物，支撑物的牢固性难以得到保证，从而使得千斤顶等施力模块对试样施加的水平剪力的可靠性难以保证。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的实施例提出一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法。
[0005]一方面，本专利技术提出了一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，包括：
[0006]上盒，所述上盒套设在试样上部；
[0007]下盒，所述下盒套设在所述试样下部；
[0008]水平反力架，所述水平反力架与所述下盒固定为一体，所述下盒设置在所述水平反力架的端部；
[0009]水平施力模块，所述水平施力模块的一端抵靠在所述上盒上，所述水平施力模块远离所述上盒的一端抵靠在所述水平反力架侧壁，所述水平施力模块用于产生剪力；
[0010]竖向施力模块，所述竖向施力模块放置在所述试样上部，所述竖向施力模块用于产生正应力；
[0011]水平尺，所述水平尺用于测试所述上盒的水平位移。
[0012]在一些实施例中，在测试过程中，所述上盒在所述水平施力模块作用下产生水平位移。
[0013]在一些实施例中，所述上盒和所述下盒均为由前侧面、后侧面、左侧面、右侧面四个侧面组成的框式结构。
[0014]在一些实施例中，所述水平施力模块为千斤顶。
[0015]在一些实施例中，通过手动泵控制所述千斤顶的力。
[0016]在一些实施例中，所述千斤顶的一端抵靠在所述水平反力架侧壁上，所述千斤顶的另一端连接测力环。
[0017]在一些实施例中，所述测力环用于测试所述千斤顶施加的剪力，所述测力环远离所述千斤顶的一端抵靠在所述上盒上。
[0018]在一些实施例中，所述竖向施力模块通过竖向加压板对所述试样施加一定的正应力，所述竖向加压板设置在所述竖向施力模块与所述试样之间。
[0019]在一些实施例中，所述水平尺固定在所述下盒上。
[0020]另一方面，本专利技术提出了一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验方法，包括以下步骤：
[0021]记录剪切面横截面面积A
j
；
[0022]在需要测试的岩土中挖出试样，试样的底部与原地层岩土保持完整，并使预期的剪切面高于周围原岩一个下盒的高度；
[0023]将下盒与上盒先后套在试样上，上下盒与试件之间的缝隙用砂土填满，试样顶面用砂土找平，试样上方先后放置竖向加压板和竖向施力模块，记录施加在试样上的竖向力；
[0024]将水平尺与下盒固定，以方便测读上盒的相对位移，安装千斤顶，并使测力环抵靠在上盒的下部；
[0025]通过千斤顶由小到大向上盒施加水平方向位移序列U
i
，并记录与之相应的水平方向的力T
i
，当试样破坏或变形过大时，停止施加位移；
[0026]绘制水平力与位移曲线，并确定峰值水平力T
max
，计算破坏时正应力σ
j
与剪切应力τ
j
；
[0027]试样全部完成后用最小二乘法整理出黏结力c与内摩擦角Φ。
[0028]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0029]本专利技术中通过将水平反力架与下盒固定，水平反力架作为支撑物确保了支撑物的可靠性；水平施力模块的一端抵靠在水平反力架侧壁，利用水平反力架为水平施力模块提供反作用力，确保了水平方向剪力的可靠性。
附图说明
[0030]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0031]图1为现有技术中岩土原位大剪试验系统示意图；
[0032]图2为本专利技术具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统示意图；
[0033]附图标记说明：
[0034]水平反力架1、下盒2、上盒3、竖向加压板4、竖向施力模块5、千斤顶6、测力环7。
具体实施方式
[0035]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0036]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法。
[0037]如图2所示，本专利技术的具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，包括水平反力架1、水平施力模块、竖向施力模块5、上盒3、下盒2和水平尺。
[0038]在原位岩土剪切强度测试中，在受测试的岩土中加工出试样，为避免扰动，试样底
部不脱离原岩。向试样施加剪力的剪切盒分为上盒3和下盒2，其中，上盒3套设在试样上部，下盒2套设在试样下部，上盒3与下盒2之间的面即为剪切面。试验时，把下盒2和上盒3先后套在试样上，保持平稳，水平施力模块把水平方向的剪力传给上盒3，上盒3在水平施力模块作用下产生水平位移，下盒2固定不动，从而使得上盒3与下盒2错动，盒内的试样便沿着两盒的接触面被剪坏。
[0039]在一些实施例中，上盒3和下盒2均为由前侧面、后侧面、左侧面、右侧面四个侧面组成的框式结构。具体为，上盒3和下盒2均不包含上顶面和下底面，只包含前侧面、后侧面、左侧面和右侧面四个侧面，前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成框式结构。
[0040]水平反力架1与下盒2固定为一体结构，下盒2设置在水平反力架1的端部，水平反力架1远离下盒2的一端具有凸出的侧壁，水平施力模块的一端抵靠在水平反力架1的侧壁，使得水平反力架1为水平施力模块提供反力的作用。在测试过程中，下盒2固定套设在试样下部，由于下盒2与水平反力架1固定连接使得水平反力架1在测试过程中不产生位移。在本专利技术中的水平反力架1作为水平施力模块的支撑物为水平施力模块提供反作用力，下盒2与水平反力架1固定为一体，即下盒2与水平反力架1为固定连接的结构，在测试过程中，下盒2保持固定，不产生水平位移，从而可知水平反力架1也不产生水平位移，从而使得作为水平施力模块的支撑物的水平反力架1具有可靠性，进一步使得水平施力模块施加的水平方向的剪力具有可靠性。
[0041]水平施力模块的一端抵靠在上盒3上，水平施力模块远离上盒3的一端抵靠在水平反力架1侧壁，水平施力模块用于产生剪力，水平施力模块把水平方向的剪力传给上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，其特征在于，包括：上盒，所述上盒套设在试样上部；下盒，所述下盒套设在所述试样下部；水平反力架，所述水平反力架与所述下盒固定为一体，所述下盒设置在所述水平反力架的端部；水平施力模块，所述水平施力模块的一端抵靠在所述上盒上，所述水平施力模块远离所述上盒的一端抵靠在所述水平反力架侧壁，所述水平施力模块用于产生剪力；竖向施力模块，所述竖向施力模块放置在所述试样上部，所述竖向施力模块用于产生正应力；水平尺，所述水平尺用于测试所述上盒的水平位移。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在测试过程中，所述上盒在所述水平施力模块作用下产生水平位移。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上盒和所述下盒均为由前侧面、后侧面、左侧面、右侧面四个侧面组成的框式结构。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平施力模块为千斤顶。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，通过手动泵控制所述千斤顶的力。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述千斤顶的一端抵靠在所述水平反力架侧壁上，所述千斤顶的另一端连接测力环。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述测力环用于测试所述千斤顶施加的剪力，所述测力环远离所述千斤顶的一端抵靠在所述上盒上。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，姚再兴，樊强利，杨洋，刘宁宁，刘堉杉，曹牧，池津维，李凌峰，马少翀，
申请(专利权)人：中煤科工能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：