一种箱式取样剪切强度测试方法技术

本文公布了一种箱式取样剪切强度测试方法，包括如下步骤：步骤a：定位操作；水平定位操作以及竖直定位操作；步骤b：剪切强度测量操作；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设角度值；在转动过程中，通过控制电路实时采集十字板所受扭矩值，并结合相应转动角度值，输出显示剪应力随转角变化曲线图；当曲线图中峰值出现1分钟后，停止实验并确定该峰值为待测粘土的剪切强度值；本发明专利技术涉及但不限于粘土测试设备，应用本发明专利技术能够有效克服现有技术中存在的缺陷，能够实现高含水量的软弱粘土的剪切强度测试，能够有效保证最终测试结果的精度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及但不限于粘土测试设备，尤其是一种箱式取样剪切强度测试方法。
技术介绍
现有技术中，十字板剪切试验，是一种用十字板测定饱和软粘性土不排水抗剪强度和灵敏度的试验，其属于原状测试中的一种；具体将十字板头由钻孔压入孔底软土中，以均匀的速度转动，通过一定的测量系统，测得其转动时所需之力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。上述具体测试过程中，待测粘性土需提供足够的支撑反力，才能保证测试顺利进行。目前，在海洋深水环境下，浅土层均为高含水量的软弱粘土，该类土的剪切强度是深水岩土工程勘察中一个需要确定的重要力学指标。然而，上述剪切强度的具体测试过程中，浅层软弱粘土的抗剪强度并不能够为常规原位十字板剪切试验的测试装备提供足够的支撑反力；因此，现有技术中的十字板剪切实验设备并不能够实现上述浅土层的剪切强度测量。基于此，本领域的技术人员也尝试通过其他方式测量上述高含水量的软弱粘土；具体通过塑料管从箱式取样器中套取一定管柱的待测粘土，通过塑料管的管壁限制粘土以避免产生大范围的流动，进而在塑料管内测得上述待测粘土的剪切强度；上述测试过程为存在有如下缺点：测试为人工逐点测试，且仅能记录剪切强度的峰值，不能实现连续追踪测试；测试为竖直定向测试，不能实现水平定位，以及不能实现同一平面的多点测试，测试结果误差大；塑料管的管柱取样操作涉及有二次取样操作，对待测粘土的扰动性大，影响最终测试结果的准确性。
技术实现思路
本申请解决的技术问题是提供一种箱式取样剪切强度测试方法，能够有效克服现有技术中存在的缺陷，能够实现高含水量的软弱粘土的剪切强度测试，能够有效保证最终测试结果的精度。为解决上述技术问题，本申请提供了一种箱式取样剪切强度测试方法，包括如下步骤：步骤a：定位操作；水平定位操作，通过水平定位结构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到，待测箱式取样器中的待测点正上方；当完成水平定位操作后，锁紧水平定位结构；进而，竖直定位操作，通过竖直定位机构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到，待测箱式取样器中的待测深度处；当完成竖直定位操作后，锁紧竖直定位结构；步骤b：剪切强度测量操作；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设角度值；在转动过程中，通过控制电路实时采集十字板所受扭矩值，并结合相应转动角度值，输出显示剪应力随转角变化曲线图；当曲线图中峰值出现1分钟后，停止实验并确定该峰值为待测粘土的剪切强度值。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，还包括同一待测点的不同深度的剪切强度测量操作；当完成待测点的第一待测深度处的剪切强度测量后，将竖直定位结构解锁，并通过竖直定位结构,将驱动机构所设置的十字板测试组件下降定位至第二待测深度处；当完成竖直定位操作后，锁紧竖直定位机构；重复步骤b，测量第二待测深度处的剪切强度值；其中，第一待测深度位于第二待测深度的上方。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，还包括同一待测深度处的多个待测点的剪切强度测量操作；当完成第一待测点的剪切强度测量后，将竖直定位结构解锁，并退回至初始位置；进而将水平定位结构解锁，并通过水平定位结构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到第二待测点正上方；当完成水平定位操作后，锁紧水平定位结构；重复步骤a中的竖直定位操作，完成竖直定位操作；进而，重复步骤b，测量第二待测点的剪切强度值。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，还包括，步骤c：扰动强度测量操作；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设圈数，以完成正转方向的土样扰动；当完成正转方向的土样扰动后，控制驱动电机停止转动；进而，通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机反转启动，并带动十字板测试组件转动预设圈数，以完成反转方向的土样扰动；当完成反转方向的土样扰动后，控制驱动电机停止转动；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设角度值；在转动过程中，通过控制电路实时采集十字板所受扭矩值，并结合相应转动角度值，输出显示剪应力随转角变化曲线图；当曲线图中峰值出现1分钟后，停止实验并确定该峰值为待测粘土的扰动强度值。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，水平定位结构设置为，实现十字板测试组件在待测箱式取样器中的水平定位；竖直定位结构设置为，实现十字板测试组件在待测箱式取样器中的竖直定位。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，水平定位结构设置有相互垂直的第一导轨组和第二导轨组，第一导轨组设置在设备支架的上表面，第二导轨组设置在第一导轨组的上方，第一导轨组、第二导轨组均设置有两个平行设置的单轨；第二导轨组的下表面设置有第一滑槽，第一滑槽设置为套设安装第一导轨组，并设置为引导第二导轨组，沿第一导轨组滑动；第二导轨组的上表面设置有支撑板，支撑板设置为连接支撑竖直定位结构；支撑板的下表面设置为第二滑槽，第二滑槽设置为套设安装第二导轨组，并设置为引导支撑板，沿第二导轨组滑动；第一滑槽与第二滑槽的侧面均设置有锁紧螺母，锁紧螺母的拧紧设置为固定第二导轨组以及支撑板的水平位置。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，竖直定位结构设置有第三导轨组和定位圆盘，定位圆盘的转轴处设置有齿轮结构，第三导轨组相应设置有齿条结构；定位圆盘的转动动作，设置为通过齿轮齿条配合，实现沿第三导轨组的竖直滑动动作；定位圆盘与第三导轨组之间设置有滑套；滑套设置为，套设在第三导轨组外侧，连接定位圆盘，限制定位圆盘脱离第三导轨组，以及随同定位圆盘竖直滑动；滑套的外侧还连接有电机托板，电机托板设置为安装驱动机构的驱动电机；第三导轨组还设置有数值标尺，竖直标尺设置在驱动电机一侧，竖直标尺设置为观测驱动机构的下降距离。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，驱动机构设置有驱动电机，十字板测试组件设置有连杆、十字板；其中，连杆的顶端设置为连接驱动电机的输出轴端，连杆的底端设置为连接十字板；驱动电机的正转设置为测试粘土的原状剪切强度、扰动强度，驱动电机的正反转设置为扰动待测试粘土并获取扰动土样。上述箱式取样剪切强度测试方法，还可具有如下特点，驱动电机设置为安装在定位机构的竖直定位结构中，并设置为带动十字板测试组件，随同定位机构进行定位操作；十字板测试组件设置有传感器，传感器设置为实时检测十字板所受扭矩值并输送给控制电路；控制电路设置为，接收存储传感器的检测扭矩值，并显示于控制电路所连接的显示器上。本申请上述技术方案具有如下有益效果：本专利技术提供的上述技术方案，能够有效解决陆上常规十字板剪切装置无法直接测试深水浅层软弱粘土不排水抗剪强度的缺陷；通过将箱式取样器直接置于装置底部，能够实现直接对箱中待测软粘土进行测试，能够有效规避现有十字板剪切强度测试方法中需用取样管进行“二次取样”的步骤，减小土样的扰动，使测试结果更为真实地反映软粘土在海床中力学状态；通过转角-强度曲线图形实时显示软弱粘土的强度随转角的变化过程，使得测试结果更加直观，并能够得出连续的变化过程，为后期的监测分析提供全面的数据。另外，除了能够进行海洋深水的剪切强度试验外，本申请还可以进行软弱粘土的灵敏度和触变性试验，能够有效提高本申请的适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种箱式取样剪切强度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a：定位操作；水平定位操作，通过水平定位结构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到，待测箱式取样器中的待测点正上方；当完成水平定位操作后，锁紧水平定位结构；进而，竖直定位操作，通过竖直定位机构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到，待测箱式取样器中的待测深度处；当完成竖直定位操作后，锁紧竖直定位结构；步骤b：剪切强度测量操作；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设角度值；在转动过程中，通过控制电路实时采集十字板所受扭矩值，并结合相应转动角度值，输出显示剪应力随转角变化曲线图；当曲线图中峰值出现1分钟后，停止实验并确定该峰值为待测粘土的剪切强度值。

【技术特征摘要】
1.一种箱式取样剪切强度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a：定位操作；水平定位操作，通过水平定位结构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到，待测箱式取样器中的待测点正上方；当完成水平定位操作后，锁紧水平定位结构；进而，竖直定位操作，通过竖直定位机构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到，待测箱式取样器中的待测深度处；当完成竖直定位操作后，锁紧竖直定位结构；步骤b：剪切强度测量操作；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设角度值；在转动过程中，通过控制电路实时采集十字板所受扭矩值，并结合相应转动角度值，输出显示剪应力随转角变化曲线图；当曲线图中峰值出现1分钟后，停止实验并确定该峰值为待测粘土的剪切强度值。2.根据权利要求1所述的箱式取样剪切强度测试方法，其特征在于，还包括同一待测点的不同深度的剪切强度测量操作；当完成待测点的第一待测深度处的剪切强度测量后，将竖直定位结构解锁，并通过竖直定位结构,将驱动机构所设置的十字板测试组件下降定位至第二待测深度处；当完成竖直定位操作后，锁紧竖直定位机构；重复步骤b，测量第二待测深度处的剪切强度值；其中，第一待测深度位于第二待测深度的上方。3.根据权利要求1所述的箱式取样剪切强度测试方法，其特征在于，还包括同一待测深度处的多个待测点的剪切强度测量操作；当完成第一待测点的剪切强度测量后，将竖直定位结构解锁，并退回至初始位置；进而将水平定位结构解锁，并通过水平定位结构，将驱动机构所设置的十字板测试组件定位到第二待测点正上方；当完成水平定位操作后，锁紧水平定位结构；重复步骤a中的竖直定位操作，完成竖直定位操作；进而，重复步骤b，测量第二待测点的剪切强度值。4.根据权利要求1所述的箱式取样剪切强度测试方法，其特征在于，还包括，步骤c：扰动强度测量操作；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设圈数，以完成正转方向的土样扰动；当完成正转方向的土样扰动后，控制驱动电机停止转动；进而，通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机反转启动，并带动十字板测试组件转动预设圈数，以完成反转方向的土样扰动；当完成反转方向的土样扰动后，控制驱动电机停止转动；通过控制电路控制驱动机构所设置的驱动电机正转启动，并带动十字板测试组件转动预设角度值；在转动过程中，通过控制电路实时采集十字板所受扭矩值，并结合相应转动角度值，输出显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：周松望，周杨锐，刘剑涛，王建华，蒋宝凡，蒋正波，沈志明，戴少军，张照玉，胡晓明，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11