【技术实现步骤摘要】
一种非饱和土与结构物界面剪切可视化试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及土与结构物界面剪切
,特别涉及一种非饱和土与结构物界面剪切可视化的试验装置及方法。
技术介绍
[0002]传统岩土工程设计通常将土体看作完全饱和或干燥,因而在设计中简单取界面摩擦角=(1/2~2/3)φ(φ为土体摩擦角)或直接忽略界面剪切强度。然而,一方面,相比饱和土或干土,非饱和土中固
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液
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气三相之间的相互作用,使得土体的力学性质更加复杂多变;另一方面,许多结构如浅基础、挡土墙和抗滑桩等经常与非饱和土接触建造,并可能因季节性降雨和地下水位上升等因素显著改变土体饱和度和基质吸力,从而影响土体与结构物界面的剪切行为。
[0003]鉴于非饱和土的复杂性,建立非饱和土与结构物界面剪切强度模型必须以相关界面剪切试验为基础。界面直剪仪是一种较好的界面剪切强度测试设备,因其操作简便,测得数据较为精确而应用较多。针对非饱和土与结构物界面剪切试验装置,目前国内外有少量学者在非饱和土直剪仪基础上开展了一系列改进工作 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种非饱和土与结构物界面剪切可视化试验装置,其特征在于,包括支架系统,支架系统上安装有剪切盒;所述剪切盒包括上半剪切盒(2
‑
1)和下半剪切盒(2
‑
2),下半剪切盒(2
‑
2)一侧有水平加载系统;上半剪切盒(2
‑
1)上方安装有竖向加载系统;水平加载系统还包括与上半剪切盒(2
‑
1)侧面连接有水平压力传感器(4
‑
4),水平压力传感器(4
‑
4)连接在支架系统上,配合上半剪切盒(2
‑
1)还安装有位移传感器;水平加载系统和水平压力传感器(4
‑
4)分别安装在支架系统上相对的两侧;所述下半剪切盒(2
‑
2)内固定有透明结构物(2
‑
6),透明结构物(2
‑
6)顶部成形有若干剪切齿,透明结构物(2
‑
6)下方安装有摄影测量系统;所述上半剪切盒(2
‑
1)内填充有土样(2
‑
5),土样(2
‑
5)内安装有吸力测量系统;水平加载系统、竖向加载系统、吸力测量系统和摄影测量系统有线或无线连接有数据采集分析系统;上半剪切盒(2
‑
1)和下半剪切盒(2
‑
2)之间形成界面剪切带。2.如权利要求1所述的非饱和土与结构物界面剪切可视化试验装置,其特征在于,所述支架系统包括工作台(1
‑
1),工作台(1
‑
1)上固定有若干立柱(1
‑
3),立柱(1
‑
3)间固定有横梁(1
‑
2);立柱(1
‑
3)外侧安装有三角支撑架(1
‑
4),三角支撑架(1
‑
4)与上半剪切盒(2
‑
1)之间安装有水平压力传感器(4
‑
4);所述工作台(1
‑
1)中部设有相机拍摄孔a(1
‑
5),相机拍摄孔a(1
‑
5)两侧对称设有水平导轨(1
‑
6),水平导轨(1
‑
6)采用螺栓固定在工作台(1
‑
1)上,水平导轨(1
‑
6)上安装有若干滚珠(1
‑
7),下半剪切盒(2
‑
2)滑动安装在水平导轨(1
‑
6)上;所述立柱(1
‑
3)下端固定在工作台(1
‑
1)上,立柱(1
‑
3)上端通过螺栓与横梁(1
‑
2)固定连接,竖向加载系统滑动连接在横梁(1
‑
2)上;所述三角支撑架(1
‑
4)下端固定在工作台(1
‑
1)上。3.如权利要求1所述的非饱和土与结构物界面剪切可视化试验装置,其特征在于,所述下半剪切盒(2
‑
2)底部连接有剪切盒底座(2
‑
4);上半剪切盒(2
‑
1)和下半剪切盒(2
‑
2)通过销钉(2
‑
3)连接固定;透明结构物(2
‑
6)与下半剪切盒(2
‑
2)底部凸缘采用螺栓连接;透明结构物(2
‑
6)上部低于下半剪切盒(2
‑
2)顶面2~5mm;上半剪切盒顶部设有与串筒(81)可拆卸连接的螺栓孔(2
‑
7);下半剪切盒(2
‑
2)与剪切盒底座(2
‑
4)间设有挤压连接的第二O型密封圈(2
‑
9),下半剪切盒(2
‑
2)中部设有固定透明结构物(2
‑
6)的第一O型密封圈(2
‑
8)。4.如权利要求1所述的非饱和土与结构物界面剪切可视化试验装置,其特征在于,所述竖向加载系统包括竖向伺服电机(3
‑
1),竖向伺服电机(3
‑
1)通过法兰盘连接有竖向减速机(3
‑
2),竖向减速机(3
‑
2)通过联轴器连接有竖向加载杆(3
‑
3),竖向加载杆(3
‑
3)上安装有竖向压力传感器(3
‑
4);配合上半剪切盒(2
‑
1),支架系统上安装有竖向激光位移传感器(3
‑
5)。5.如权利要求4所述的非饱和土与结构物界面剪切可视化试验装置,其特征在于,所述吸力测量系统包括与竖向加载杆(3
‑
3)连接的加载帽(5
‑
1),加载帽(5
‑
1)顶部中心开凹槽,凹槽上部与竖向加载杆(3
‑
3)相连;加载帽(5
‑
1)连接有传压板(5
‑
2),传压板(5
‑
2)内成形有插孔(5
‑
3);插孔(5
‑
3)内穿过有电缆线(5
‑
6);电缆线(5
‑
6)电连接有高量程张力计(5
‑
5),高量程张力计(5
‑
5)下端安装有陶土板(5
‑
9),陶土板(5
‑
9)放置在界面剪切带的顶部以监测基质吸力变化;电缆线(5
‑
6)下端设有带螺纹的内卡环(5
技术研发人员:邓波,杨明辉,李怡平,朱子晨,樊军伟,彭成,
申请(专利权)人:南华大学,
类型:发明
国别省市:
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