The device and test method for layered peeling test of adhesion near the interface of constraint body change are composed of grooved base, metal washer, soil sample, pin bolt I-III, metal base plate, bolt, ring knife, wall protecting cylinder, filter paper, permeable plate, torsion meter, driving power supply, pressurized cover plate, peeling plate and sliding ring. The distance between peeling plate and metal base plate is changed by metal washer Through the driving power to drive the rotary cutting plate at different constant speed, and through the torsion meter to record the shear load, the test function of shearing the soil sample at different speed under different rotary cutting distance is realized. The setting of the metal gasket effectively solves the problem of changing the micro rotary cutting distance between the rotary cutting plate and the metal bottom plate, and the setting of the wall protecting cylinder effectively solves the problem of observing the gold after the test It is a problem of shear failure characteristics of soil samples on the floor. The layered test method of adhesion near the interface with variable constraint volume is an effective method to study the characteristics of shear adhesion and adhesion difference near the interface.
【技术实现步骤摘要】
一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法
本专利技术属于隧道与地下工程试验仪器
，特别涉及一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法。
技术介绍
土壤黏附现象普遍存在于地下工程的施工作业中，尤以城市隧道的施工机械最为突出，盾构刀盘在旋切土体的过程中常遇到黏土堵塞及黏附机械等现象，从而导致刀盘扭矩增大，损伤机械，降低盾构掘进可控性并延缓施工进度。如何减少盾构施工中的刀盘黏附现象，是亟待研究和解决的重要课题。研究黏性土与金属接触界面附近旋切黏附力和黏附差异性特征，不仅对实际施工具有重要的指导意义，同样对如何研究微距差异下的黏附力，亟需一套相对可靠的试验装置与理论依据。目前已有的旋切或剪切力测定方法为十字板剪切试验或直剪试验两种方法，但都未涉及微距旋切和金属面残余土样对旋切力的影响，如：邓念东等在其论文《中细砂与有机玻璃界面剪切行为》中利用直剪仪改装进行相关界面剪切试验，将剪切破坏面设定在干燥砂土与有机玻璃的接触面，从而测定其剪切强度等参数。此方法选用干燥砂土以减少界面黏附的...
【技术保护点】
1.一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置，其特征在于：带槽底座(1)、金属垫圈(2)、土样(3)、销栓I(4)、金属底板(5)、螺栓(6)、环刀(7)、护壁圆筒(8)、滤纸(9)、透水板(10)、扭力计(11)、驱动电源(12)、加压盖板(13)、销栓II(14)、旋切板(15)、滑动圆环(16)和销栓III(17)共同组成；/n所述旋切板(15)侧边紧靠环刀(7)内侧滑动圆环(16)，消除了旋切时环刀对旋切板(15)的黏附阻力，且叶片间夹角较小，在旋切结束后能带走大量土以清晰观察金属底板(5)上土样(3)的黏附情况，向下与金属垫圈(2)紧密接触，向上依次穿过土样(...
【技术特征摘要】
1.一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置，其特征在于：带槽底座(1)、金属垫圈(2)、土样(3)、销栓I(4)、金属底板(5)、螺栓(6)、环刀(7)、护壁圆筒(8)、滤纸(9)、透水板(10)、扭力计(11)、驱动电源(12)、加压盖板(13)、销栓II(14)、旋切板(15)、滑动圆环(16)和销栓III(17)共同组成；
所述旋切板(15)侧边紧靠环刀(7)内侧滑动圆环(16)，消除了旋切时环刀对旋切板(15)的黏附阻力，且叶片间夹角较小，在旋切结束后能带走大量土以清晰观察金属底板(5)上土样(3)的黏附情况，向下与金属垫圈(2)紧密接触，向上依次穿过土样(3)、滤纸(9)、透水板(10)和加压盖板(13)，直至通过扭力计(11)与驱动电源(12)连接，以达到控制旋切速度和读取扭力的目的；
所述护壁圆筒(8)通过销栓III(17)安装在带槽底座(1)上，通过销栓II(14)固定上部加压盖板(13)，在试验结束后，同步拆卸下护壁圆筒(8)和旋切板(15)可以清晰地观察残留在金属底板(5)上的土样(3)黏附特征；
所述透水板(10)下底面与环刀(7)接触，其间夹带有滤纸(9)、板上预留孔洞以方便试验时旋切板(15)进入土样，在放置土样前将透水板(10)上条缝堵塞，并将土样从环刀(7)压入带槽底座(1)直至与金属底板(5)紧密接触，至旋切前，通过透水板(10)孔洞将旋切板(15)压入土样，并利用销栓II(14)固定透水板(10)上方的加压盖板(13)以维持土样(3)体积恒定，约束旋切过程中的土体发生体变；
所述金属垫圈(2)内径略大于金属底板(5)，安装在凹槽底面的开口中，金属底板(5)被销栓I(4)固定在带槽底座上，通过改变金属垫圈(2)高度以达到改变金属底板(5)与旋切板(15)间微小的旋切间距。
2.根据权利要求1所述的一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法，其特征在于，金属垫圈(2)被安装在带槽底座(1)的凹槽中，旋切时与旋切板(15)的底边刚刚接触，接触力较小，金属垫圈(2)上边缘不低于金属底板(5)的顶面高度；
更换不同高度的金属垫圈(2)，设置微小的高度变化如：1mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mm和10mm七种尺寸，满足测试微小距离的改变所引起的旋切力变化的功能。
3.根据权利要求1所述的一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法，其特征在于，金属底板(5)通过两个销栓I(4)固定在带槽底座上(1)，并通过加压盖板(13)施加的压力保证在旋切时金属底板(5)与带槽底座(1)紧密接触，通过更换不同材料和光洁度的金属底板(5)，实现不同金属与光洁度下的旋切黏附力测定的功能。
4.根据权利要求1所述的一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法，其特征在于，护壁圆筒(8)通过销栓III(17)被固定在带槽底座(1)上，在试验结束后，可同步拆卸下护壁圆筒(8)和旋切板(15)以方便观察金属底板(5)上的黏附差异性特征。
5.根据权利要求1所述的一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法，其特征在于，加压盖板(13)中心位置留有上下贯通的圆孔；当旋切板(15)插入土中后，允许加压盖板(13)通过中心圆孔穿过旋切板(15)上部的连杆下移，此连杆可以在其后与扭力计(11)相连。
6.根据权利要求1所述的一种约束体变的界面附近黏附力分层旋切测试装置和测试方法，其特征在于，驱动电源(12)通过扭力计(11)与旋切板(15)上部的连杆相连接，提供不同的恒定旋切速度以测试在不同旋切速度下的旋切荷载。
7.根据权利要求1所述的一种约束体变的界面附...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，肖宇豪，张敬宇，殷孝天，黄琳，马天龙，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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