【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡岩土体现场直剪试验，特别是涉及一种边坡岩土体现场直剪试验装置及试验方法。
技术介绍
1、岩（土）体现场直剪试验是一组试体在不同垂直压应力作用下进行剪切的试验，目的是测定其抵抗剪切破坏的能力，得出岩（土）体的抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角。目前常用的试验装置是由多种设备组合而成，包括2只千斤顶、2套加压泵、测力传感器、位移传感器、剪力盒、反力梁以及荷载系统。试验一般是在现场开挖的试坑内进行，坑壁可以提供水平向反力基座，法向荷载由竖向反力荷载系统提供，常用的法向荷载反力系统有堆载、地锚；在土质、开阔场地进行试验，往往采用堆载法，当采用地锚提供反力时，一般采用抗拔锚杆、钢筋砼抗拔桩，需要相应的钻机设备进行施工。但对于场地条件和施工条件受限的试验作业，比如在坡度较大的山体地形中试验，堆载法和地锚法均难以实施。
2、现有技术中，存在一些用于边坡岩土抗剪测试的实验装置，如申请号为201810447510.1的专利申请文本中公开了一种边坡立体剪切试验装置，包括底座，底座上固定有试样中间夹紧装置，底座上对应试样两端夹紧装置设置有与试样形状匹配的大u形套，大u形套内侧壁上嵌设有滚珠，大u形套两侧配置有推顶装置，大u形套上方配置有加压装置，加压装置固定在支架上，支架固定于底座上；加压装置相对大u形套施加压力，而大u形套内设置有滚珠，滚珠能够使大u形套对试样的施压更加均匀，从而更加精准地模拟边坡受压环境。该剪切实验装置虽然有利于提高对试样施压的均匀性，但仍存在如下弊端：1、只能运用在平地上而无法直接在坡面上使用，且无法保证
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种边坡岩土体现场直剪试验装置及试验方法，以解决现有技术中的实验装置无法有效模拟土体实际受剪过程，所得的抗剪强度值不够准确以及实验装置体积大、难运送、操作繁琐等技术问题。
2、根据本申请的第一方面，提供了一种边坡岩土体现场直剪试验装置，所述装置包括：剪切盒、剪切轨道、水平千斤顶和竖向加载装置；
3、其中，所述剪切轨道通过固定锚杆与地面锚固连接，所述剪切盒设置于将切轨道上；所述竖向加载装置设置于与剪切盒的顶面垂直的第一预设位置，所述水平千斤顶设置于与剪切盒侧面垂直的第二预设位置；所述竖向加载装置用于给剪切盒施加法向力；所述水平千斤顶用于给剪切盒施加剪切力。
4、进一步的，所述装置还包括：电子测力器；所述电子测力器用于测量剪切盒的水平方向上的剪切力以及竖直方向的法向力。
5、进一步的，所述剪切轨道包括：左剪切轨道和右剪切轨道；所述左剪切轨道和所述右剪切轨道平行设置；所述剪切盒设置在左剪切轨道和右剪切轨道之间，剪切盒的左侧和右两侧分别与左剪切轨道和右剪切轨道滑动连接。
6、进一步的，所述竖向加载装置包括：左传力杆、右传力杆、顶部支撑梁和垂直千斤顶；其中，左传力杆和右传力杆的底部分别设置有左连接座和右连接座，所述左连接座和所述右连接座分别滑动扣合在左剪切轨道和右剪切轨道的顶部；
7、所述顶部支撑梁的两端分别与左传力杆的顶部和右传力杆的顶部连接；所述垂直千斤顶设置于所述顶部支撑梁和剪切盒的顶面之间。
8、进一步的，所述左连接座的内侧和右连接座的内侧通过连接螺栓分别与剪切盒的左侧和右两侧连接，左侧的连接螺栓穿过左连接座且可相对左连接座上下滑动，右侧的连接螺栓穿过右连接座且可相对右连接座上下滑动。
9、进一步的，所述左剪切轨道和右剪切轨道均开设有沿滑动方向沿伸的滑动槽，在左连接座和右连接座的两侧下部均开设有滚轴孔，在对应侧的滚轴孔与滑动槽之间贯穿滚动轴。
10、进一步的，所述顶部支撑梁的中段底部设置有方形平衡板，所述垂直千斤顶与方形平衡板抵紧接触；所述方形平衡板通过固定螺丝与顶部支撑梁固定连接。
11、进一步的，所述左传力杆穿过顶部支撑梁的左端且在顶部支撑梁的上下侧用螺母并紧，所述右传力杆穿过支撑梁的右端且在顶部支撑梁的上下侧用螺母并紧。
12、根据本申请的另一方面，还提供了一种基于第一方面所述的边坡岩土体现场直剪试验装置的边坡岩土体现场直剪试验方法，所述方法包括以下步骤：
13、s100，选择坡面符合预设条件的地段开挖试坑，以得到岩土体试块，为原位直剪提供工作面；
14、s200，修整岩土体试块的大小，套入剪切盒；
15、s300，用左剪切轨道和右剪切轨道夹紧剪切盒，拟定两侧四根固定锚杆安装位置，采用电钻或背包钻在预定位置钻孔至预计深度，打入固定锚杆固定两侧剪切轨道；
16、s400，将左传力杆的连接座和右传力杆的连接座分别架于左剪切轨道和右剪切轨道上，并穿入滚动轴，同时通过连接螺栓将左连接座与左剪切盒连接以及将右连接座与右剪切盒连接；
17、s500，在左传力杆和右传力杆之间横跨安装顶部支撑梁，并用螺母固定，在顶部支撑梁中段底部采用固定螺丝固定方形平衡板；
18、s600，通过水平千斤顶和垂直千斤顶分别对剪切盒施加水平剪切力和法向力，模拟岩土体试块的受剪过程，记录相关数据并处理。
19、进一步的，步骤s610包括以下步骤：
20、s610，每间隔预设时间间隔，获取剪切盒的位移以及对应的剪切力和法向力，以得到位移受力参数组列表a=（a1，a2，…，ai，…，an），i=1，2，…，n；其中，ai为第i次获取到的位移受力参数组，n为获取位移受力参数组的次数；ai=（ai，1，ai，2，ai，3）；其中，ai，1为第i次获取到的剪切盒的位移，ai，2为剪切盒的位移为ai，1时对应的剪切力，ai，3为剪切盒的位移为ai，1时对应的法向力；
21、s620，根据a，确定相邻两次获取到的剪切盒的位移的差值，以得到位移差值列表δl=（δl1，δl2，…，δlj，…，δln-1），j=1，2，…，n-1；其中，δlj为第j次获取到的剪切盒的位移与第j+1次获取到的剪切和的位移的差值；
22、s630，遍历δl，若δlr+1-δlr＞δl’，则将ar，2确定为剪切盒内岩土体试块对应的最大剪切力，将ar，3确定为剪切盒内岩土体试块对应的最大法向力；r=1，2，…，n-2。
23、本专利技术至少具有以下有益效果：
24、本专利技术的边坡岩土体现场直剪试验装置，包括：剪切盒、剪切轨道、水平千斤顶和竖向加载装置；其中，所述剪切轨道通过固定锚杆与地面锚固连接，所述剪切盒设置于将切轨道上；所述竖向加载装置设置于与剪切盒的顶面垂直的第一预设位置，所述水平千斤顶设置于与剪切盒侧面垂直的第二预设位置；所述竖向加载装置用于给剪切盒施加法向力；所述水平千斤顶用于给剪切盒施加剪切力；通过水平千斤顶和垂直千斤顶分别对剪切盒施加水平剪切力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述装置包括：剪切盒、剪切轨道、水平千斤顶和竖向加载装置；
2.根据权利要求1所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述装置还包括：电子测力器；所述电子测力器用于测量剪切盒的水平方向上的剪切力以及竖直方向的法向力。
3.根据权利要求1所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述剪切轨道包括：左剪切轨道和右剪切轨道；所述左剪切轨道和所述右剪切轨道平行设置；所述剪切盒设置在左剪切轨道和右剪切轨道之间，剪切盒的左侧和右两侧分别与左剪切轨道和右剪切轨道滑动连接。
4.根据权利要求3所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述竖向加载装置包括：左传力杆、右传力杆、顶部支撑梁和垂直千斤顶；其中，左传力杆和右传力杆的底部分别设置有左连接座和右连接座，所述左连接座和所述右连接座分别滑动扣合在左剪切轨道和右剪切轨道的顶部；
5.根据权利要求4所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述左连接座的内侧和右连接座的内侧通过连接螺栓分别与剪切盒的左侧和右两侧连接，左侧的连接螺栓穿过左
6.根据权利要求5所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述左剪切轨道和右剪切轨道均开设有沿滑动方向沿伸的滑动槽，在左连接座和右连接座的两侧下部均开设有滚轴孔，在对应侧的滚轴孔与滑动槽之间贯穿滚动轴。
7.根据权利要求4所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述顶部支撑梁的中段底部设置有方形平衡板，所述垂直千斤顶与方形平衡板抵紧接触；所述方形平衡板通过固定螺丝与顶部支撑梁固定连接。
8.根据权利要求3所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述左传力杆穿过顶部支撑梁的左端且在顶部支撑梁的上下侧用螺母并紧，所述右传力杆穿过支撑梁的右端且在顶部支撑梁的上下侧用螺母并紧。
9.一种基于如权利要求1-8任一项所述的边坡岩土体现场直剪试验装置的边坡岩土体现场直剪试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的边坡岩土体现场直剪试验方法，其特征在于，步骤S600包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述装置包括：剪切盒、剪切轨道、水平千斤顶和竖向加载装置；
2.根据权利要求1所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述装置还包括：电子测力器；所述电子测力器用于测量剪切盒的水平方向上的剪切力以及竖直方向的法向力。
3.根据权利要求1所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述剪切轨道包括：左剪切轨道和右剪切轨道；所述左剪切轨道和所述右剪切轨道平行设置；所述剪切盒设置在左剪切轨道和右剪切轨道之间，剪切盒的左侧和右两侧分别与左剪切轨道和右剪切轨道滑动连接。
4.根据权利要求3所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述竖向加载装置包括：左传力杆、右传力杆、顶部支撑梁和垂直千斤顶；其中，左传力杆和右传力杆的底部分别设置有左连接座和右连接座，所述左连接座和所述右连接座分别滑动扣合在左剪切轨道和右剪切轨道的顶部；
5.根据权利要求4所述的边坡岩土体现场直剪试验装置，其特征在于，所述左连接座的内侧和右连接座的内侧通过连接螺栓分别与剪切盒的左侧和右两侧连接，左侧的...
【专利技术属性】
技术研发人员：左新卫，邓小宁，李宁，涂召磊，王俊卿，张攀，张景皓，翟彦军，
申请(专利权)人：中核勘察设计研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。