可视化土工直剪切装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及土工直剪切装置的技术领域，公开了可视化土工直剪切装置及其方法，直剪切装置包括具有内腔的剪切盒以及加载机构；所述剪切盒包括上剪切盒及下剪切盒，加载机构包括用于对非饱和土体施加竖向作用力的竖向加载机构，以及施加方向相反水平作用力的水平加载机构；透明侧壁标示有控制区域，剪切盒外设有摄像头；剪切盒的侧壁设有吸力孔，吸力孔中插设有用于监测非饱和土体吸力变化的吸力量测传感器。在直剪切过程，得到非饱和土体的抗剪强度，通过摄像头及透明侧壁，得到控制区域中非饱和土体的位移变化，通过吸力量测传感器，得到非饱和土体的吸力变化，实现对非饱和土体宏观以及微观力学性能的量测，其结构简单，操作也便捷。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及土工直剪切装置的
，公开了，直剪切装置包括具有内腔的剪切盒以及加载机构；所述剪切盒包括上剪切盒及下剪切盒，加载机构包括用于对非饱和土体施加竖向作用力的竖向加载机构，以及施加方向相反水平作用力的水平加载机构；透明侧壁标示有控制区域，剪切盒外设有摄像头；剪切盒的侧壁设有吸力孔，吸力孔中插设有用于监测非饱和土体吸力变化的吸力量测传感器。在直剪切过程，得到非饱和土体的抗剪强度，通过摄像头及透明侧壁，得到控制区域中非饱和土体的位移变化，通过吸力量测传感器，得到非饱和土体的吸力变化，实现对非饱和土体宏观以及微观力学性能的量测，其结构简单，操作也便捷。【专利说明】
本专利技术涉及土工直剪切装置的
，尤其涉及。
技术介绍
土体的破坏形式主要是由于剪切破坏引起的，因此准确测定土体的剪切强度参数在岩土工程中具有重要意义。 现有技术中，在试验室测定土体的抗剪强度参数，一般采用直剪仪进行剪切试验，在垂直压力下，对土体施加水平力进行剪切，以求得土体破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土体的抗剪强度参数、内摩擦角以及凝聚力等参数。但是，在自然界和实际工程中，遇到的土体通常是非饱和土体，非饱和土体的抗剪强度的理论研究也已有近半个多世纪的历史。对于饱和土体来说，土体强度受有效应力控制，而对非饱和土体来说，被公认的基质吸力对非饱和土体2变形和抗剪强度的贡献很大，基质吸力所产生的抗剪强度对于非饱和土体的稳定性有很大的影响，因此，研究何种因素影响非饱和土体的基质吸力变化，以及非饱和土体在剪切过程中吸力的变化，有着非常重要的意义。天然土体颗粒材料具有剪胀性、压硬性和各向异性等特殊的力学性质，且这些力学性质都受控于土体内部的微细结构及其演化，因此，对土体宏观及微观参数进行量化，对于深入研究土体变形机制和力学特性尤为重要。但是，现时，常规的实验室直剪切试验只能测定土体的抗剪强度参数，也就是内摩擦角及凝聚力，其不能实时监测剪切过程基质吸力的变化，也不能直观量测剪切带附近土体的位移，也就是说，现时的直剪切试验不能对非饱和土体同时进行宏观和微观力学性能的联合测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可视化土工直剪切装置，旨在解决现有技术中的直剪切试验不能同时对非饱和土体进行宏观及微观力学性能的联合测量的问题。本专利技术是这样实现的，可视化土工直剪切装置，用于对非饱和土体进行直剪切试验，包括具有内腔的剪切盒以及加载机构；所述剪切盒包括分别呈中空状的上剪切盒及下剪切盒，所述上剪切盒叠设于所述下剪切盒上，两者的内部之间形成所述内腔；所述加载机构包括用于对所述内腔中的非饱和土体施加竖向作用力的竖向加载机构，以及分别给所述上剪切盒及下剪切盒施加方向相反水平作用力的水平加载机构；所述上剪切盒和/或下剪切盒的一侧壁采用透明材料制成，形成透明侧壁，所述透明侧壁标示有控制区域，所述剪切盒外设有用于拍摄与所述控制区域对应的非饱和土位移变化的摄像头；所述剪切盒的侧壁设有吸力孔，所述吸力孔中插设有用于监测所述内腔中的非饱和土体吸力变化的吸力量测传感器。本专利技术还提供了可视化土工直剪切方法，包括以下步骤:I)、将中空状的上剪切盒叠设于中空状的下剪切盒上，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间形成具有用于放置非饱和土体的内腔的剪切盒；2)、往所述剪切盒的内腔分层放置非饱和土体，利用竖向加载机构对所述内腔中的非饱和土体施加竖向作用力，以使所述非饱和土体固结；3)、将吸力量测传感器插设于所述剪切盒侧壁中的吸力孔，并等待所述吸力量测传感器的吸力数据平衡；4)、利用水平加载机构给所述上剪切盒及下剪切盒施加方向相反的水平作用力，以使所述上剪切盒与下剪切盒于水平方向错位移动；5)、利用摄像头监测所述剪切盒透明侧壁上控制区域处的非饱和土体的位移变化。与现有技术相比，利用本专利技术中的直剪切装置，可以对放置在剪切盒中的非饱和土体进行直剪切，且在直剪切过程中，可以得到非饱和土体的抗剪强度，通过摄像头以及剪切盒的透明侧壁，可以观察到控制区域中非饱和土体的位移变化，通过吸力量测传感器，则可以得到非饱和土体在直剪切过程中的吸力变化，这样，该直剪切装置，可以实现对非饱和土体宏观以及微观力学性能的量测，其结构简单，操作也便捷。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例提供的可视化土工直剪切装置的剖切示意图；图2是本专利技术实施例提供的可视化土工直剪切装置的局部立体示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细的描述。如图1?2所示，为本专利技术提供的较佳实施例。本实施例提供的可视化土工直剪切装置1，用于对非饱和土体2在直剪切过程中的吸力及位移进行量测，其包括具有内腔的剪切盒11，该剪切盒11包括上剪切盒111及下剪切盒112，上剪切盒111与下剪切盒112分别呈中空状，上剪切盒111中设有上通腔，下剪切盒112中设有下通腔；上剪切盒111活动叠设在下剪切盒112上，且上通腔连通下通腔，从而，上通腔与下通腔之间一体，两者的内部形成上述剪切盒11的通腔，且上剪切盒111与下剪切盒112之间的结合处形成剪切带区域113。当上述的直剪切装置I需要对非饱和土体2进行直剪切试验时，待直剪切试验的非饱和土体2则填充在整个剪切盒11的内腔中，并且，通过上剪切盒111与下剪切盒112之间的错位移动，从而实现对剪切盒11内非饱和土体2的直剪切操作。可视化土工直剪切装置I还包括加载机构，该加载机构包括竖向加载机构12以及水平加载机构，其中，竖向加载机构12用于给装置在剪切盒11内的非饱和土体2加载竖向作用力；水平加载机构则分别作用在上剪切盒111及下剪切盒112上方向相反的水平作用力，以使上剪切盒111与下剪切盒112之间错位移动，从而实现对剪切盒11内非饱和土体2直剪切。当然，在非饱和土体2被直剪切的过程中，处于剪切带的非饱和土体2的截面发生相对错位移动。上述上剪切盒111和/或下剪切盒112的一侧面采用透明材料制成，形成透明侧壁1121，该透明侧面内标示有控制区域1123，且在剪切盒11外设有摄像头，其用于对与该控制区域1123对应的非饱和土体2的位移进行数据采集。在上述的剪切盒11的侧壁中设有吸力孔1122，该吸力孔1122中插设有吸力量测传感器，当非饱和土体2在直剪切的过程中，该吸力量测传感器可以对处于该吸力孔1122处的非饱和土体2的吸力进行量测。当直剪切装置I在对放置在其内的非饱和土体2进行直剪切的过程中，水平记载机构所施加的水平作用力可以直接得到，进而得到非饱和土体2的抗剪强度参数，也就是非饱和土体2的宏观力学性能量测；同时，通过剪切盒11上设置的透明侧壁1121以及摄像头，可以直接观察到非饱和土体2在直剪切过程中，土体的位移变化，并转化为数据处理，另外，利用吸力量测传感器，则可以量测非饱和土体2中的吸力变化，也就是现实非饱和土体2的微观力学性能的量测；这样，本实施例提供的直剪切装置1，可以同时实现非饱和土体2的宏观及微观力学性能的量测，且通过透明侧壁1121，实现可视化操作，其结构简单，操作也本文档来自技高网...

【技术保护点】
可视化土工直剪切装置，其特征在于，用于对非饱和土体进行直剪切试验，包括具有内腔的剪切盒以及加载机构；所述剪切盒包括分别呈中空状的上剪切盒及下剪切盒，所述上剪切盒叠设于所述下剪切盒上，两者的内部之间形成所述内腔；所述加载机构包括用于对所述内腔中的非饱和土体施加竖向作用力的竖向加载机构，以及分别给所述上剪切盒及下剪切盒施加方向相反水平作用力的水平加载机构；所述上剪切盒和/或下剪切盒的一侧壁采用透明材料制成，形成透明侧壁，所述透明侧壁标示有控制区域，所述剪切盒外设有用于拍摄与所述控制区域对应的非饱和土位移变化的摄像头；所述剪切盒的侧壁设有吸力孔，所述吸力孔中插设有用于监测所述内腔中的非饱和土体吸力变化的吸力量测传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆钊，左人宇，陈晓亮，陈锐，林雪辉，高健康，左文荣，
申请(专利权)人：深圳市工勘岩土集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44