一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置及方法，涉及土木试验技术领域，解决了现有现场直剪试验装置实验数据不准确的问题，保证了现场直剪试验数据的准确性，具体方案如下：包括剪切盒、相对设置在剪切盒两侧的轨道以及滑动设置在轨道上的支架，所述轨道与坡面相平行，两轨道相邻的两端之间通过挡板可拆卸连接，所述剪切盒为上下开口结构，剪切盒内部用于容纳干湿循环处理后的现场原位边坡土样，剪切盒的顶部设有承压板以用于与固定安装在支架上的竖向加载机构接触，剪切盒的侧部与固定安装在挡板上的横向加载机构接触。触。触。

【技术实现步骤摘要】
一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及土木试验
，特别是涉及一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置及方法。

技术介绍

[0002]对于边坡的稳定性而言，岩土体的抗剪强度指标(粘聚力c和内摩擦角)是至关重要的力学参数。对于长期暴露于自然环境的边坡，岩土体在干湿循环的条件下(雨水下渗和蒸发、地下水位升降变化等)，土体内含水量会发生不同程度的变化，土体遇水膨胀、失水收缩使得土体内部颗粒的接触方式、孔隙结构产生变化，从而导致裂隙发展，进而使岩土体的抗剪性能被削弱，自稳能力降低，这极易导致边坡发生滑动和崩塌的失稳现象。
[0003]室内试验试样多为重塑试样，且体积较小，存在尺寸效应，难以测得真实赋存环境下的岩土体的力学特性。由于现场直剪试验的试样尺寸大，土体扰动小，更接近实际情况，试验结果可性度更高，从而得到广泛应用。
[0004]专利技术人发现，目前现场直剪试验多为在平地上使用，由于边坡的潜在或实际滑动面都不是水平的，用平地上试验得到的参数值代替实际情况并不准确；且现有直剪试验装置整体体积大，使用不便；同时，现有的直剪试验装置竖向加载和横向加载机构的位置均固定设置，由于在剪切试验中试样的位置会发生变化，而竖向加载机构位置的固定会导致施力点位置固定，进而使得剪切变形的试样法向荷载的施力位置发生变化，从而出现受力不均匀的现象。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置及方法，横向加载机构通过轨道设置在边坡上并与边坡保持平行，使得剪切力与坡面平行且考虑了试样的自重影响，竖向加载机构利用支架滑动设置在轨道上，能够在剪切过程中跟随试样移动，有效避免了剪切过程中剪切盒因位置变化而出现受力不均匀的现象，解决了现有现场直剪试验装置实验数据不准确的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，包括剪切盒、相对设置在剪切盒两侧的轨道以及滑动设置在轨道上的支架，所述轨道与坡面相平行，两轨道相邻的两端之间通过挡板可拆卸连接，所述剪切盒为上下开口结构，剪切盒内部用于容纳干湿循环处理后的现场原位边坡土样，剪切盒的顶部设有承压板以用于与固定安装在支架上的竖向加载机构接触，剪切盒的侧部与固定安装在挡板上的横向加载机构接触。
[0008]作为进一步的实现方式，所述轨道的底部两端固定安装有用于插装在土体内的地锚，地锚上设有倒刺。
[0009]作为进一步的实现方式，所述剪切盒内设有干湿循环机构，干湿循环机构由传感
器和若干加热棒组成，传感器用于监测含水率。
[0010]作为进一步的实现方式，所述轨道由固定连接的横板和竖板组成，横板的底部两端固定安装有地锚，竖板的中间位置处开设有滑槽，所述支架与滑槽之间滑动连接。
[0011]作为进一步的实现方式，所述支架设有两个竖梁，两个竖梁之间通过横梁连接，每个竖梁上转动设有两个滚轮，两个滚轮上下相对设置以夹持在轨道上。
[0012]作为进一步的实现方式，所述横梁的两端开设有允许竖梁穿过的通孔，所述竖梁由两个相对设置的传力杆组成，传力杆的杆身上沿其长度方向间隔开设有若干用于螺栓安装的安装孔，横梁通过位于其上方和下方的螺栓卡接在竖梁上。
[0013]作为进一步的实现方式，所述滚轮为槽轮结构。
[0014]作为进一步的实现方式，还设有两个分别与剪切盒侧部、承压板接触的位移传感器。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，具体如下：
[0016]用剪切盒框出待剪切的土体，松动剪切盒周围的土体并铲出以形成试验坑，修整试样并将剪切盒套在试样上；
[0017]在试样中间插入传感器，并在传感器四周等距插入四根加热棒，安装完之后，根据试验要求进行至少一次先浇水后加热的干湿循环操作；
[0018]将两条轨道紧挨着剪切盒的侧面布置在试验坑内，安装加载机构和位移传感器，使得横向加载机构与坡面平行、竖向加载机构与坡面垂直；
[0019]先驱动竖向加载机构对剪切盒施加法向荷载直至达到最大值并保持不变，然后驱动横向加载机构对剪切盒施加剪切荷载直至剪切变形急剧增长或剪切变形量达到试件尺寸的1/10；
[0020]试验结束后取出试样进行研究。
[0021]作为进一步的实现方式，所述横向加载机构和竖向加载机构的加载过程均为分级加载。
[0022]上述本专利技术的有益效果如下：
[0023](1)本专利技术横向加载机构通过轨道设置在边坡上并与边坡保持平行，使得剪切力与坡面平行且考虑了试样的自重影响，竖向加载机构利用支架滑动设置在轨道上，能够在剪切过程中跟随试样移动，有效避免了剪切过程中剪切盒因位置变化而出现受力不均匀的现象，保证了现场直剪试验数据的准确性。
[0024](2)本专利技术竖梁与横梁之间通过螺栓固定，能够根据需求调整横梁的高度，大大提高了装置的适应能力，竖梁通过两个上下设置的滚轮夹持在轨道上，在保证移动能力的同时，避免了支架从轨道上脱离。
[0025](3)本专利技术可有效控制干湿循环的幅度和次数，以模拟不同的工况，适应能力强，现场试验土体扰动小，且考虑了边坡土体自重对试验结果的影响，沿坡面剪切，能够模拟土体实际受剪切过程，更接近于实际情况，试验结果可靠性高。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置的整体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的干湿循环机构的结构示意图；
[0029]图3是本专利技术根据一个或多个实施方式的加热棒和传感器的布置示意图；
[0030]图4是图1所示结构的A
‑
A剖面结构示意图；
[0031]图5是图1所示结构的B
‑
B剖面结构示意图；
[0032]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0033]其中，1、剪切盒；2、传感器；3、加热棒；4、控制机构；5、轨道；6、滑槽；7、滚轮；8、传力杆；9、承压板；10、横向加载机构；11、竖向加载机构；12、横梁；13、挡板；14、地锚；15、螺栓；16、压力表；17、液压泵；18、位移传感器。
具体实施方式
[0034]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]正如
技术介绍
所介绍的，现有的现场直剪试验多为在平地上使用，由于边坡的潜在或实际滑动面都不是水平的，用平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，其特征在于，包括剪切盒、相对设置在剪切盒两侧的轨道以及滑动设置在轨道上的支架，所述轨道与坡面相平行，两轨道相邻的两端之间通过挡板可拆卸连接，所述剪切盒为上下开口结构，剪切盒内部用于容纳干湿循环处理后的现场原位边坡土样，剪切盒的顶部设有承压板以用于与固定安装在支架上的竖向加载机构接触，剪切盒的侧部与固定安装在挡板上的横向加载机构接触。2.根据权利要求1所述的一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，其特征在于，所述轨道的底部两端固定安装有用于插装在土体内的地锚，地锚上设有倒刺。3.根据权利要求1所述的一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，其特征在于，所述剪切盒内设有干湿循环机构，干湿循环机构由传感器和若干加热棒组成，传感器用于监测含水率。4.根据权利要求1所述的一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，其特征在于，所述轨道由固定连接的横板和竖板组成，横板的底部两端固定安装有地锚，竖板的中间位置处开设有滑槽，所述支架与滑槽之间滑动连接。5.根据权利要求4所述的一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，其特征在于，所述支架设有两个竖梁，两个竖梁之间通过横梁连接，每个竖梁上转动设有两个滚轮，两个滚轮上下相对设置以夹持在轨道上。6.根据权利要求5所述的一种边坡干湿循环条件下的现场直剪试验装置，其特征在于，所述横梁的两端开设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，张小富，任宗福，曹渤，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：