大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪制造技术

本施用新型提供了一种大型碎石料‑岩石接触面流变特性试验仪。所述试验仪包括带有上盒和下盒以及剪切缝的直剪盒、竖向荷载杠杆和水平荷载杠杆。所述竖向荷载杠杆和水平荷载杠杆均采用机械方式进行加载；在所述剪切缝的开缝处设置可调节位置的刚性调节块；所述直剪盒的上盒配置了上盒移动保持架；所述直剪盒配置有滚轴装置；所述水平荷载杠杆和竖向荷载杠杆均配置有杠杆调平衡装置。

【技术实现步骤摘要】
大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪
本技术属于土木工程测试
，涉及流变测试技术，尤其涉及一种大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪及其使用方法。
技术介绍
随着我国西部山区基础设施建设的迅猛发展，高填方地基日益增多，其长期工后沉降直接关系到建造于其上的高速公路、铁路和机场等设施的正常使用。而高填方地基工程沉降的预测分析很有难度，这需要综合考虑填筑的碎石料-岩石接触界面和碎石料内部的长期剪切蠕变特性。该试验仪可以提供相应的试验结果，对研究具有重要的理论意义和工程实用价值。现有的大型剪切装置多为电机加载或者液压伺服加载、提供法向(竖向)和切向(水平)力。这些加载方式存在两点问题，一是实验过程中，荷载大小会有变化，并需要及时调整荷载大小，难以保证荷载长期稳定；二是需要耗电，一旦在实验过程中出现断电事故，实验即失败，这对持续时间短的试验影响不大，但对持续时间长(长达数月)的试验是很大的威胁。因此目前还没有碎石料-岩石接触面剪切蠕变实验仪器，只有研究接触面短期加载力学特性的仪器。传统的小型土工试验设备(如固结仪)使用机械方式加载，荷载稳定，但试样尺寸通常较小，可用于粘土、砂土等材料的试验，但无法满足粗颗粒料的试验要求。现有仪器上盒与下盒的留缝大小固定，实际上缝的合理大小与所用材料的颗粒粒径有关，固定的大小无法适应不同种类的材料。剪切盒在剪切力的作用下，易产生旋转，导致剪切过程中上盒与下盒接触，影响界面受力、降低试验精度。
技术实现思路
本技术的专利技术提供了一种大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪及其使用方法。一方面，本专利技术提供的大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪，包括：直剪盒，其设置在底座之上，包括上盒和下盒，其中所述上盒包括上盒顶盖，所述上盒和下盒之间具有剪切缝；竖向荷载杠杆，设置为能够利用竖向荷载砝码的重量将放大后的力通过竖向加载头竖向施加到所述直剪盒的上盒顶盖；水平荷载杠杆，设置为能够利用水平荷载砝码的重量将放大后的力通过滑轮横向施加到所述直剪盒的下盒，从而施加水平剪切力；其中，所述竖向荷载和水平荷载均采用机械方式进行加载。在本专利技术的一种实施方式中，在所述剪切缝的开缝处设置可调节位置的刚性调节块，以便调节开缝的大小。在一种实施方式中，所述直剪盒的上盒配置了上盒移动保持架，用来防止所述上盒翻转。在一种实施方式中，所述直剪盒配置有滚轴装置，用来控制上盒不翻转并且防止上盒和下盒接触。在一种实施方式中，所述水平荷载杠杆和竖向荷载杠杆均配置有杠杆调平衡装置，用来保证荷载大小和位置的准确。在一种实施方式中，所述试验仪还可包括水平力传感器，其与分别所述水平荷载杠杆连接用来读取水平拉力大小。在一种实施方式中，所述直剪盒还配置有水槽，从而在测试需要时可以注水用来对试件进行湿化。在一种实施方式中，所述竖向荷载杠杆和所述水平荷载杠杆设置为分别使得竖向和水平荷载都是通过1:24的杠杆放大，然后再施加到试样上。另一方面，本专利技术提供的所述大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪的使用方法，包括：在直剪盒的下盒中安装加工后的石板，其中所述石板的位置可通过所述下盒中的垫板微调；安装直剪盒的上盒，其中利用调节螺栓使调节板上下移动从而根据颗粒大小决定留缝宽度，然后放置上盒水平位移固定块；往所述上盒中放入碎石制备试样；往竖向荷载杠杆上添加砝码，施加竖向压力；待竖向压力施加稳定后，取出上盒水平位移固定块，然后往水平荷载杠杆上添加砝码，施加水平拉力，使所述下盒滑动并剪切试样。根据本专利技术的一种实施方式，所述方法可近一步包括：所述竖向压力大小通过所述竖向荷载杠杆上添加的砝码重量和杠杆放大系数求得，所述水平拉力大小通过水平力传感器读出；所述下盒的竖向位移可通过百分表读取竖向加载头向下移动距离获得，所述下盒的水平位移通过百分表读取下盒移动距离获得；当试件在荷载下发生变形并导致水平荷载杠杆发生过大倾斜时，通过调平衡装置使水平荷载杠杆的位置调整到水平状态，从而保证了荷载大小和位置的准确。根据本专利技术的一种实施方式，所述方法进一步包括：在测试需要时向水槽注水用来对试件进行湿化。附图说明图1A-1C分别为示意描述根据本专利技术一种实施方式的大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪的正视图、俯视图和左视图。图2A和2B分别为示意描述根据本专利技术一种实施方式的土(或碎石土)-岩石接触面流变试验的直剪盒的正视图和左视图。具体实施方式下面结合具体实施方式及附图对本专利技术的专利技术过程、原理作进一步阐释说明。应当理解本专利技术并不局限于下述有关专利技术的具体实施方式。同时也应当理解，本文所使用的术语只是用于针对特定的实施方式进行描述，而不是用来对本申请要求保护的范围进行限制。在此，根据本专利技术的一些实施方式对接触界面试验的仪器装置及其特点和操作方法进行比较详细的描述。1.试验仪器1)、仪器结构如图1A-1C所示，本实施例的大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪包括：直剪盒110，其设置在底座120之上，包括上盒112和下盒113，其中所述上盒112包括上盒顶盖，所述上盒112和下盒113之间具有剪切缝115；竖向荷载杠杆130，设置为能够利用竖向荷载砝码132的重量将放大后的力通过竖向加载头133竖向施加到所述直剪盒110的上盒顶盖114；水平荷载杠杆140，设置为能够利用水平荷载砝码142的重量将放大后的力通过滑轮144横向施加到所述直剪盒110的下盒113，从而施加水平剪切力；其中，所述竖向荷载杠杆130和水平荷载杠杆140均采用机械方式进行加载。如图2A-2B所示，在所述剪切缝115的开缝处设置可调节位置的刚性调节块116，以便调节开缝的大小。优选地，所述直剪盒110的上盒112可配置上盒移动保持架115，用来防止所述上盒翻转。优选地，所述直剪盒110配置有滚轴装置160，用来控制上盒112不翻转并且防止上盒112和下盒113接触。优选地，所述水平荷载杠杆140配置有杠杆调平衡装置146，用来保证荷载大小和位置的准确。优选地，所述试验仪还可包括水平力传感器147，其与分别所述水平荷载杠杆140连接用来读取水平拉力大小。所述水平力传感器147可以设置为能够与连接所述上盒112的顶头部件118接触。所述直剪盒还配置有水槽119，从而在测试需要时可以注水用来对试件进行湿化。优选地，所述竖向荷载杠杆130和所述水平荷载杠杆140设置为分别使得竖向和水平荷载都是通过1:24的杠杆放大，然后再施加到试样上。2)试验设计土(或碎石土)-岩石接触面流变试验界面试验方式：设计专用剪切盒，石板在下、土在上的方式。上盒装样的有效高度为10cm。考虑到试验中所用的石板上下表面不能完全平整，放置石板的下盒应留有余地，设置下盒的高度为100mm，石板位置调节下盒中的垫板可适当微调。在下盒滑动过程中，石板与土的接触面积始终保持恒定。图2A、2B所示为在本专利技术的一种实施方式中石板与土体材料的剪切蠕变设计的正视图和左视图，表明在石板与土体材料的蠕变试验中受到水平剪切力作用后发生的剪切蠕变。固定石板的下剪切盒的内长度大于上盒45mm。土-石板交界面直接留缝隙，开缝宽度10mm。上盒留缝10mm，使用调节螺栓，使调节板上下移动，调节2-10mm的开缝尺寸。制样时在上盒和石板间的开缝处留有10mm厚的固定块，剪切前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型碎石料‑岩石接触面流变特性试验仪，其特征在于，包括：直剪盒，其设置在底座之上，包括上盒和下盒，其中所述上盒包括上盒顶盖，所述上盒和下盒之间具有剪切缝；竖向荷载杠杆，设置为能够利用竖向荷载砝码的重量将放大后的力通过竖向加载头竖向施加到所述直剪盒的上盒顶盖；水平荷载杠杆，设置为能够利用水平荷载砝码的重量将放大后的力通过滑轮横向施加到所述直剪盒的下盒，从而施加水平剪切力；其中，所述竖向荷载杠杆和水平荷载杠杆均采用机械方式进行加载。

【技术特征摘要】
1.一种大型碎石料-岩石接触面流变特性试验仪，其特征在于，包括：直剪盒，其设置在底座之上，包括上盒和下盒，其中所述上盒包括上盒顶盖，所述上盒和下盒之间具有剪切缝；竖向荷载杠杆，设置为能够利用竖向荷载砝码的重量将放大后的力通过竖向加载头竖向施加到所述直剪盒的上盒顶盖；水平荷载杠杆，设置为能够利用水平荷载砝码的重量将放大后的力通过滑轮横向施加到所述直剪盒的下盒，从而施加水平剪切力；其中，所述竖向荷载杠杆和水平荷载杠杆均采用机械方式进行加载。2.根据权利要求1所述的试验仪，其中在所述剪切缝的开缝处设置可调节位置的刚性调节块，以便调节开缝的大小。3.根据权利要求1所述的试验仪，其中所述直剪盒的上盒配置了上盒移动保...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明，宋二祥，孔郁斐，茅加峰，
申请(专利权)人：清华大学，南京土壤仪器厂有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11