本实用新型专利技术公开了一种饱和土体原位大型剪切装置，用来测试饱和土体的原位抗剪强度。该装置包括浸水装置和剪切系统。浸水装置包括浸水圆环、剪切盒和中细砂：捋试样尺寸控制在小于剪切盒约10mm，安装剪切盒，使试样居中，用过筛后的中细砂密实地填充剪切盒与试样之间的间隙，构成试样侧壁的透水材料和浸水通道，再捋浸水圆环套在剪切盒外部，加水使试样饱和。剪切系统包括垂向加载系统和水平剪切系统：垂向加载系统包括千斤顶、反力架、测力计和位移计：水平剪切系统包括千斤顶、测力计和位移计。该饱和土体原位大型剪切装置对传统原位大型剪切试验仪器进行改进，结构简单，价格低廉，可方便测试饱和土体的原位强度指标。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种饱和土体原位大型剪切装置，用来测试饱和土体的原位抗剪强度。该装置包括浸水装置和剪切系统。浸水装置包括浸水圆环、剪切盒和中细砂：捋试样尺寸控制在小于剪切盒约10mm，安装剪切盒，使试样居中，用过筛后的中细砂密实地填充剪切盒与试样之间的间隙，构成试样侧壁的透水材料和浸水通道，再捋浸水圆环套在剪切盒外部，加水使试样饱和。剪切系统包括垂向加载系统和水平剪切系统：垂向加载系统包括千斤顶、反力架、测力计和位移计：水平剪切系统包括千斤顶、测力计和位移计。该饱和土体原位大型剪切装置对传统原位大型剪切试验仪器进行改进，结构简单，价格低廉，可方便测试饱和土体的原位强度指标。【专利说明】
本技术涉及一种在原位浸泡饱和土体，并开展饱和土体原位大型剪切的装 置。 饱和土体原位大型剪切装置
技术介绍
C.A. Coulomb于1776年建立了土的抗剪强度理论，引入了粘聚力和内摩擦角两个 抗剪强度参数，为经典土力学奠定了理论基础。K.Terzaghi于上世纪初建立了土力学学科 后，许多学者在抗剪强度参数的获取方面进行了大量的试验研究，也发展了一些间接的求 取方法。 室内试验是最常用的测试手段。其优点是边界条件易于控制，可以采取直剪试验、 三轴试验、环剪试验、扭剪试验等多种手段获取不同状态下的抗剪强度参数。其缺点主要表 现在以下3个方面：一是在钻探（或坑探、井探）一取样一包装一运输一保管一制样一试验 的过程中，试样结构性常受到扰动或遭到破坏；二是室内试样尺寸较小，在一定程度上影响 了试验结果的客观代表性；三是土体除了土材料之外，还包括了节理、裂隙等软弱结构面， 而室内试验试样难以包含这些软弱结构面。因此，在斜坡稳定性分析和岩土工程设计中，室 内试验所获得的强度参数难以直接应用。 直接测定抗剪强度的原位测试方法主要有十字板剪切试验、钻孔剪切试验和原位 大型剪切试验（以下简称原位大剪试验）。三者之中，原位大剪试验因其适应于各种岩土体 而被广泛应用。与室内试验相比，原位试验方法具有试样尺寸大、对结构性扰动小、代表性 强的优点。但是目前的土体原位大剪试验条件都是天然状态，针对饱和土体的原位大剪试 验方面的经验和数据积累还不多。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 为了克服室内抗剪强度试验对试样结构的扰动、客观代表性差、尺寸效应，以及传 统原位剪切试验都是天然状态的不足，本技术技术提供一种饱和土体原位大型剪 切装置。 (二）技术方案 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种饱和土体原位大型剪 切装置，其包括浸水装置和剪切系统；浸水装置包括浸水圆环、剪切盒和中细砂，试样置于 剪切盒内，中细砂密实地填充在剪切盒与试样之间，浸水圆环套在剪切盒外部；剪切系统包 括垂向加载系统和水平剪切系统；垂向加载系统包括第一千斤顶、反力架、第一测力计和第 一位移计，反力架、第一测力计、第一千斤顶由上至下依次连接，第一千斤顶与试样顶部接 触，第一位移计的活动头与试样顶部传力盖板的四角接触；水平剪切系统包括第二千斤顶、 第二测力计和第二位移计，第二千斤顶一侧与试样侧面接触，另一侧与第二测力计连接，第 二测力计与坑壁接触，第二位移计的活动头与剪切盒的侧壁接触。 其中，试样的尺寸小于剪切盒的内径。 其中，浸水圆环采用轻型加厚铝合金材料，形状为圆筒形，下边缘加工成刃口状。 其中，浸水圆环直径80cm，高50cm。 其中，剪切盒为WBJL型原位大剪仪的剪切盒，材料为合金钢，方形，边长50cm。 其中，第一千斤顶、第二千斤顶均为手动式油压千斤顶，量程500kN。 其中，第一测力计、第二测力计均为应变式压力传感器，量程500kN。 其中，第一位移计、第二位移计均为表式位移计，量程50mm。 浸水装置是本技术的核心，主要包括浸水圆环、剪切盒、中细砂。先制样，将试 样尺寸控制在小于剪切盒约l〇mm，安装剪切盒，使试样居中，用过筛后的中细砂密实填充剪 切盒与试样的间隙，构成试样侧壁的透水材料和浸水通道，再将浸水圆环套在剪切盒外部， 加水使试样饱和。 浸水圆环采用轻型加厚铝合金材料，既减轻了重量，又保证了应有的强度；浸水圆 环的形状为圆筒形，直径80cm，高50cm，其下边缘（下口）加工成刃口状，利于压入土中。 此外，饱和土体原位大型剪切仪器还包括地锚式反力架、读数仪、柴油机等部件。 (三）有益效果 本技术的有益效果是：在传统天然主体原位大型剪切仪器基础上，仅增加一 个浸水圆环，并辅以中细砂、水等廉价耗材，即可达到对土体浸水饱和，并开展饱和土体原 位大型剪切试验，获取饱和土体原位抗剪强度指标的要求。与天然土体原位大型剪切试验 相比，开展单个饱和土体原位大型剪切试验在增加很少成本或基本不增加成本的前提下， 能够获得饱和土体原位抗剪强度等指标，更客观地反映饱和土体的真实强度，为地质研究、 水土分析、工程建设等提供真实可靠的参考数据。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本技术的制样后饱和法实施例的结构示意图。 图2是根据本技术的对比方案的饱和后制样法的结构示意图。 图3是根据本技术的饱和黄土原位大剪的剪应力-剪切位移曲线图。 图4是根据本技术的基于饱和后制样法原位大剪试验的饱和黄土抗剪强度 包络线图。 其中，1 :浸水圆环；2 :中细砂；3 :试样；4 :期切盒；5 :7_Κ ;6 :无纺土工布。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施案例对本技术作进一步说明。以下实施例仅用于说明本 技术，而不限制本技术的保护范围。 本技术的饱和土体原位大型剪切装置，包括浸水装置和剪切系统；浸水装置 包括浸水圆环1、剪切盒4和中细砂2 ;剪切系统包括垂向加载系统和水平剪切系统；垂向 加载系统包括第一千斤顶、反力架、第一测力计和第一位移计；水平剪切系统包括第二千斤 顶、第二测力计和第二位移计。试样3置于剪切盒4内，试样3的尺寸小于剪切盒4的内径， 中细砂2密实地填充在剪切盒4与试样3之间，浸水圆环1套在剪切盒外部，水5位于浸水 圆环1中。 本技术的饱和土体原位大型剪切试验的场地位于甘肃省永靖县黑方台，试验 对象为场区的晚更新世黄土。 (一）黄土基本物理指标测试 开展原位剪切试验前，首先取样在室内测试黄土的基本物理性质指标（参见表 1)，以便对土性有基本的判断。 表1天然状态黄土物理性质指标 屮重 天然 滋麼 ？丨隙屮 液限 塑限 S含水量 ，?反3、 鎌比〇)L ωΡ塑性指数液性指数 _ω(%) (g Cm ) e (%) (%)_ 2.70 9.1 1.51 0.930 25.04 17.20 7.84 -1.13 (二）制样技术 除了本技术的制样后饱和法（参见图1)，现场浸水实施时还采用了另一套对 比方案（饱和后制样法，参见图2)，即将浸水圆环套在圆柱形土柱之外，土柱直径小于浸水 圆环约20_，浸水饱和，再制做标准试样，开始原位饱和剪切试验。同时，开展了天然土体的 原位大型剪切试验，以综合对比本技术的浸水饱和及剪切效果。 (本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种饱和土体原位大型剪切装置，包括浸水装置和剪切系统；浸水装置包括浸水圆环、剪切盒和中细砂，试样置于剪切盒内，中细砂密实地填充在剪切盒与试样之间，浸水圆环套在剪切盒外部；剪切系统包括垂向加载系统和水平剪切系统；垂向加载系统包括第一千斤顶、反力架、第一测力计和第一位移计，反力架、第一测力计、第一千斤顶由上至下依次连接，第一千斤顶与试样顶部接触，第一位移计的活动头与试样顶部传力盖板的四角接触；水平剪切系统包括第二千斤顶、第二测力计和第二位移计，第二千斤顶一侧与试样侧面接触，另一侧与第二测力计连接，第二测力计与坑壁接触，第二位移计的活动头与剪切盒的侧壁接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张茂省，胡炜，朱立峰，裴赢，毕俊擘，
申请(专利权)人：张茂省，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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