本发明专利技术涉及一种土钉拉拔界面剪切试验装置及剪切试验方法，其中，土钉拉拔界面剪切试验装置包括装置架、土钉拉拔试验箱、竖向施压机构和横向施压机构，所述装置架包括两侧的立柱、设于两侧立柱之间的上横梁以及设于两侧立柱之间的下横架，土钉拉拔试验箱设于下横架上，所述竖向施压机构固定在上横梁上。本发明专利技术的土钉拉拔界面剪切试验装置，将箱体设为密封插接的分体结构，保证填土后的密封性，设置输气管和排水管，通过气压控制土体吸力的大小，同时设计专门的横向施压机构，不但能对土钉进行推顶，还具有土钉的安装功能，非常巧妙。非常巧妙。非常巧妙。
【技术实现步骤摘要】
一种土钉拉拔界面剪切试验装置及剪切试验方法
[0001]本专利技术涉及建筑领域，特别涉及一种土钉拉拔界面剪切试验装置及剪切试验方法。
技术介绍
[0002]土钉承载力计算的关键是确定土钉与土体界面剪切强度，土钉拉拔界面剪切试验是认知土钉与土体界面剪切强度的直接且有效的手段，同时，对研究土钉与土体之间相互作用力学关系具有重要意义。目前，现有的试验装置比较简单，仅仅对试验对象施加压力及拉拔荷载，对于非饱和土与土钉界面剪切问题，试验过程缺乏非饱土基质吸力控制的手段，导致试验结果不能定量获得基质吸力对土钉与土体界面剪切力学性状的影响，进而难以准确解析非饱和土中土钉界面剪切强度。因此，如何在试验中设定非饱和土基质吸力并进行控制吸力的土钉拉拔界面剪切试验，是当前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种土钉拉拔界面剪切试验装置及剪切试验方法。
[0004]一种土钉拉拔界面剪切试验装置，包括装置架、土钉拉拔试验箱、竖向施压机构和横向施压机构，所述装置架包括两侧的立柱、设于两侧立柱之间的上横梁以及设于两侧立柱之间的下横架，土钉拉拔试验箱设于下横架上，包括用于填充试验土层的箱体、设于箱体顶部的输气管以及设于箱体底部的排水管，所述箱体包括箱体顶盖和与箱体顶盖插接密封配合的下箱体,下箱体的两侧壁上分别设置测试导线孔和液压管穿孔,所述竖向施压机构固定在上横梁上,所述竖向施压机构的施力端穿过所述箱体顶盖进入箱体中,固定在装置架的横梁上并且施力端贯入箱体，横向横施压机构包括左侧加载架板、右侧加载架板、中间加载架板、固设于左侧加载架板内侧的左端套管、固设于中间加载架板右侧的右端套管、固设在右侧加载架板左侧的第一液压推杆以及穿设固定在左、中、右加载架板上的至少两个连接杆。
[0005]优选的，所述下箱体包括筒状连接体和箱体底座，所述箱体顶盖与筒状连接体上端以及所述箱体底座与筒状连接体下端均采用阶梯槽插接咬合配合，所述箱体顶盖、所述筒状连接体以及箱体底座的外侧面上均设置固定耳板，螺栓穿过对应的各组固定耳板实现所述箱体顶盖与筒状连接体以及所述箱体底座与筒状连接体的固定。
[0006]优选的，所述箱体顶盖与筒状连接体之间以及所述箱体底座与筒状连接体之间均设置Z形或者凸字形密封圈。
[0007]优选的，所述竖向施压机构包括至少两个竖向布置的第二液压推杆，所述第二液压推杆的施力端具有半球状的加载球槽。
[0008]优选的，所述箱体底座设有多个支撑柱，支撑柱上设置嵌有排水陶土板的排水钢板，排水陶土板下具有多个排水孔，所述箱体内还设有透水石板以及加载盖板，加载盖板上具有透气小孔以及与加载球槽配合的传力球头。
[0009]优选的，所述右侧加载架板的左侧面上具有供右端套管插入搭接的环槽。
[0010]优选的，所述箱体顶盖上具有至少两个吊环。
[0011]优选的，所述箱体底座的下表面固设滑块，所述滑块具有截面为倒梯形的滑槽，所述下横架上设置与滑槽滑动配合的滑轨。
[0012]利用上述土钉拉拔界面剪切试验装置进行剪切试验的方法，包括以下步骤:1）首先在土钉拉拔试验箱底部放置具有排水功能的排水钢板，钢板与箱体之间密封，然后向拉拔箱内填充部分试验土层；2）将步骤1）中的部分试验土层压实后，在箱体内放置安装了土钉的横向施压机构，接下来填充剩余试验土层，边填边压实，然后放置透水石板与含有透气小孔的加载盖板，然后将箱体顶盖盖合封闭；3）接着根据试验要求的地应力水平，通过竖向试压机构施加竖向荷载，变形稳定后，打开箱体顶盖上的输气管并根据试验要求控制基质吸力，即通过输气管向箱体内充入某一恒定气压的气体，气体透过加载盖板上的透气小孔并通过透水石板均匀进入试验土层，同时打开拉拔箱底部的排水管排水，排水管连接在装有少量水并且带有刻度的玻璃容器当中，观察排出水的体积变化，当排出水体积不在发生变化时，说明试验土层中产生的与充入气压相关的吸力达到稳定；4）最后启动横向施压机构的液压推杆推顶土钉，待土钉与试验土层之间剪切位移达到试验要求时，停止拉拔并结束试验，整个实验过程拉拔箱密封。
[0013]优选的，步骤4）中，待试验完成，吊装机构通过吊环将盖板吊起，箱体通过滑轨滑槽的配合向外推出以供拆装。
[0014]本专利技术的土钉拉拔界面剪切试验装置，将箱体设为密封插接的分体结构，保证填土后的密封性，设置输气管和排水管，通过气压控制土体吸力的大小，同时设计专门的横向施压机构，不但能对土钉进行推顶，还具有土钉的安装功能，非常巧妙。
[0015]更进一步的，所述下箱体包括筒状连接体和箱体底座，这样可以根据需要增减筒状连接体，控制箱体的容量，同时通过固定耳板和螺栓实现固定，结构简单实用。
[0016]更进一步的，第二液压推杆的施力端具有半球状的加载球槽，设置加载球槽，与传力球头配合，防止产生结构应力，降低了对装置的安装要求。
[0017]更进一步的，箱体底座设有多个支撑柱，将排水钢板撑起来方便排水。
[0018]更进一步的，右侧加载架板的左侧面上具有供右端套管插入搭接的环槽，使得左端套管安装更稳定。横向施压机构中的各个套管不仅起到了支撑土钉的作用，而且还为土钉的拉拔提供了位移空间。
[0019]更进一步的，箱体顶盖上具有至少两个吊环，方便吊装机构吊装箱体顶盖。
[0020]更进一步的，箱体底座的下表面固设滑块，所述滑块具有截面为倒梯形的滑槽，下横架上设置与滑槽滑动配合的滑轨，方便将箱体在试验前和试验后拉出或送入竖向加载机构下方。
[0021]利用上述土钉拉拔界面剪切试验装置进行剪切试验的方法，能够在控制土体吸力的条件下实现纵向和横向的加载试验。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种土钉拉拔界面剪切试验装置结构示意图；图2为横向施压机构的结构示意图；图3为右侧加载架板结构示意图；图4为左侧及中间加载架板结构示意图；图5为排水钢板平面示意图；图6为箱体底座平面示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作出进一步的说明。
[0024]实施例1一种土钉拉拔界面剪切试验装置，如图1
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6所示，包括装置架、土钉拉拔试验箱、竖向施压机构和横向施压机构，装置架包括两侧的四个立柱30、设于两侧立柱之间的上横梁28以及设于两侧立柱之间的下横架27，下横架可以为框架也可以为一个支撑平板，土钉拉拔试验箱设于下横架上，包括用于填充试验土层的箱体、设于箱体顶部的输气管12以及设于箱体底部的排水管24，箱体包括箱体顶盖8和与箱体顶盖插接密封配合的下箱体, 下箱体包括筒状连接体6和箱体底座23，箱体顶盖与筒状连接体上端以及箱体底座与筒状连接体下端均采用阶梯槽插接咬合配合，咬合处还设置Z形或者凸字形密封圈，箱体顶盖、筒状连接体以及箱体底座的外侧面上均设置固定耳板，螺栓2穿过对应的各组固定耳板与螺母1配合实现箱体顶盖与筒状连接体以及所述箱体底座与筒状连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 包括装置架、土钉拉拔试验箱、竖向施压机构和横向施压机构，所述装置架包括两侧的立柱、设于两侧立柱之间的上横梁以及设于两侧立柱之间的下横架，土钉拉拔试验箱设于下横架上，包括用于填充试验土层的箱体、设于箱体顶部的输气管以及设于箱体底部的排水管，所述箱体包括箱体顶盖和与箱体顶盖插接密封配合的下箱体,下箱体的两侧壁上分别设置测试导线孔和液压管穿孔,所述竖向施压机构固定在上横梁上,所述竖向施压机构的施力端穿过所述箱体顶盖进入箱体中,固定在装置架的横梁上并且施力端贯入箱体，横向横施压机构包括左侧加载架板、右侧加载架板、中间加载架板、固设于左侧加载架板内侧的左端套管、固设于中间加载架板右侧的右端套管、固设在右侧加载架板左侧的第一液压推杆以及穿设固定在左、中、右加载架板上的至少两个连接杆。2.根据权利要求1所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于:所述下箱体包括筒状连接体和箱体底座，所述箱体顶盖与筒状连接体上端以及所述箱体底座与筒状连接体下端均采用阶梯槽插接咬合配合，所述箱体顶盖、所述筒状连接体以及箱体底座的外侧面上均设置固定耳板，螺栓穿过对应的各组固定耳板实现所述箱体顶盖与筒状连接体以及所述箱体底座与筒状连接体的固定。3.根据权利要求2所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 所述箱体顶盖与筒状连接体之间以及所述箱体底座与筒状连接体之间均设置Z形或者凸字形密封圈。4.根据权利要求3所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于: 所述竖向施压机构包括至少两个竖向布置的第二液压推杆，所述第二液压推杆的施力端具有半球状的加载球槽。5.根据权利要求4所述的一种土钉拉拔界面剪切试验装置，其特征在于:所述箱体底座设有多个支撑柱，支撑柱上设置嵌有排水陶土板的排水钢板，排水陶土板下具有多个排水孔，所述箱体内还设有透水石板以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永辉，牛恒宇，彭飞，李梦瑶，刘云龙，吴江龙，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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