【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土工试验设备，具体为一种预固结快速不排水剪切设备及方法。
技术介绍
1、软土的不排水剪切强度是其最重要的力学指标之一，尤其对地下工程，该指标是支护设计的重要参数，固结快剪试验是常用的确定软土不排水剪切强度的方法，该方法操作简单、原理清晰且经济效益好。根据土的弹塑性理论及gb/t50123-2019《土工试验方法标准》建议，当试样较多时，为满足生产需要，试样可以在其他仪器上固结（预固结），然后移至剪切盒内，继续固结至稳定后，再进行剪切。
2、然而实际操作过程中发现，漫滩相软土预固结卸载后会发生回弹变形，再次固结稳定所需时间仍然很长，即对于长江漫滩相软土而言，预固结操作并不能提高固结快剪试验的效率。并且对于常规4联直剪仪，试样在各级压力下进行再固结时，不能同时达到固结稳定状态，导致全部固结稳定，开始直剪时，部分压力下试样已存在超固结的现象，影响实验数据的准确性
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种预固结快速不排水剪切设备及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种预固结快速不排水剪切设备，包括：
3、操作台；
4、上剪切盒、下剪切盒，所述下剪切盒设置于操作台上方，所述下剪切盒上端设有上剪切盒，所述上剪切盒与下剪切盒内设有排水机构，所述排水机构将土样固结产生的水分排出；
5、以及测试单元，所述操作台上设有四个等距离分布的测试单元，所述测试单元用于对土
6、在一个优选的实施方式中：所述连接机构包括连接板一、垂向调节螺栓、连接板二和垂向锁定螺母，所述垂向位移传感器的上端安装有连接板一，所述连接板一的上端连接有两个对称分布的垂向调节螺栓，所述垂向调节螺栓与操作台滑动连接，所述垂向调节螺栓的上端设有连接板二，所述连接板二的上下端均设有垂向锁定螺母，所述垂向锁定螺母与垂向调节螺栓螺纹连接。
7、在一个优选的实施方式中：所述安装机构包括固定块、卡槽、卡块、移动块、开口、弹簧一和驱动机构，所述加压盖的上端固定连接有固定块，所述固定块活动设于安装块内，所述固定块上固定设有两个对称分布的卡槽，所述卡槽内活动设有与之匹配的卡块，所述卡块的一端固定连接有移动块，所述安装块的壁体上开设有开口，所述移动块的一端滑动设于开口内，所述移动块与安装块内壁之间固定设有弹簧一，所述驱动机构设于安装块内，并与移动块相联动。
8、在一个优选的实施方式中：所述驱动机构包括把手、转轮一、凸块一、转轮二、凸块二、转轴、扭簧、弹簧二和凹槽，所述安装块的一端滑动连接有把手，所述把手与安装块之间设有弹簧二，所述把手的一端转动连接有转轮一，所述安装块内壁上转动连接有两个对称分布的转轴，所述转轴与安装块内壁之间设有扭簧，所述转轴的外壁上固定连接有转轮二，所述转轮二的外壁上分别设有凸块一和凸块二，所述移动块的一端固定设有凹槽，所述凹槽用于凸块二的一端卡入，带动移动块移动。
9、在一个优选的实施方式中：所述水平剪切机构包括水平驱动电机、推杆二、推块二、水平位移传感器、剪应力传感器、反力柱、水平调节螺栓和水平锁定螺母，所述操作台上端安装有水平驱动电机，所述水平驱动电机的一端输出轴固定连接有推块二，所述推块二内设有推杆二，所述推杆二的一端连接有水平位移传感器，所述水平位移传感器的一端与下剪切盒固定连接，所述上剪切盒的一侧固定连接有剪应力传感器，所述剪应力传感器的一侧固定连接有反力柱，所述反力柱的下端与操作台连接，所述反力柱上连接有水平调节螺栓，所述水平调节螺栓螺纹连接有水平锁定螺母。
10、在一个优选的实施方式中：所述操作台的上端固定连接有固定板，所述固定板上设有两个对称分布的滑轨，所述滑轨内设有多个等距离分布的滚珠。
11、在一个优选的实施方式中：所述排水机构包括透水石一、透水石二、滤纸一和滤纸二，所述下剪切盒的下端与上剪切盒的上端分别设有透水石一和透水石二，所述透水石一的上端设有滤纸一，所述透水石二的下端设有滤纸二，所述土样置于滤纸一与滤纸二之间，且所述上剪切盒和下剪切盒接触面位于土样的中间位置。
12、在一个优选的实施方式中：所述透水石一、透水石二、滤纸一、滤纸二、土样和加压盖的直径相同，所述透水石一、透水石二、滤纸一、滤纸二、土样和加压盖直径小于下剪切盒和上剪切盒的内径，所述垂向驱动电机以等应变和等应力两种方式运行，所述水平驱动电机以等应变方式运行。
13、一种预固结快速不排水剪切设备的方法，具体步骤如下：
14、第一步，土样放置再固结，先将一组四个土样在预定垂向压力下放在预压仪中进行初步固结，根据现行规范《土工试验方法标准》gb/t 50123-2019固结稳定标准为每小时垂直变形读数变化不大于0.005mm时视为固结稳定，固结稳定后读取垂向最大变形量s∞，计算出土样固结稳定后的高度h=20-s∞，转动水平调节螺栓对上剪切盒进行移动，直至上剪切盒与下剪切盒对齐，此时通过水平锁定螺栓对上剪切盒的位置进行固定，然后将在预压仪上预固结稳定的土样取出后放入上述不排水剪切强度测试装置的上剪切盒和下剪切盒内，之后转动垂向调节螺栓，将连接板二下移至适宜位置，连接板二的下移通过垂向压力传感器将加压盖下移，进而对土样有个下压力，之后根据预压固结稳定后的土样高度h，设置垂向驱动电机以等应变的加载方式进行再固结，土样进行垂向固结时垂向位移传感器采集垂向变形量，垂向压力传感器采集垂向压力，当土样高度达到预固结稳定后的高度h时，垂向驱动电机由等应变加载转变为等应力加载，
15、同时根据固结度定义：
16、
17、此时土样固结稳定，固结度达到100%，垂向驱动电机由等应变加载转变为等应力加载，然后施加预固结时的垂向压力，之后启动水平驱动电机开始剪切试验；
18、第二步，进行剪切试验，当土样再固结后，启动水平驱动电机带动水平位移传感器向右移动，进而带动下剪切盒向右移动，从而使土样发生剪切破坏，并将剪切力传递至剪应力传感器，直至剪切破坏得到抗剪强度参数。
19、在一个优选的实施方式中：所述土样在上剪切盒与下剪切盒内进行固结不排水剪切强度测试时，所述土样固结后高度均达到预设值h时同步施加各级垂向压力进行剪切试验。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述连接机构（526）包括连接板一（5261）、垂向调节螺栓（5262）、连接板二（5263）和垂向锁定螺母（5264），所述垂向位移传感器（525）的上端安装有连接板一（5261），所述连接板一（5261）的上端连接有两个对称分布的垂向调节螺栓，所述垂向调节螺栓与操作台（1）滑动连接，所述垂向调节螺栓的上端设有连接板二（5263），所述连接板二（5263）的上下端均设有垂向锁定螺母（5264），所述垂向锁定螺母（5264）与垂向调节螺栓螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述安装机构（530）包括固定块（5301）、卡槽（5302）、卡块（5303）、移动块（5304）、开口（5305）、弹簧一（5306）和驱动机构（5307），所述加压盖（529）的上端固定连接有固定块（5301），所述固定块（5301）活动设于安装块（528）内，所述固定块（5301）上固定设有两个对称分布的卡槽（5302）
4.根据权利要求3所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述驱动机构（5307）包括把手（53071）、转轮一（53072）、凸块一（53073）、转轮二（53074）、凸块二（53075）、转轴（53076）、扭簧、弹簧二（53077）和凹槽（53078），所述安装块（528）的一端滑动连接有把手（53071），所述把手（53071）与安装块（528）之间设有弹簧二（53077），所述把手（53071）的一端转动连接有转轮一（53072），所述安装块（528）内壁上转动连接有两个对称分布的转轴（53076），所述转轴（53076）与安装块（528）内壁之间设有扭簧，所述转轴（53076）的外壁上固定连接有转轮二（53074），所述转轮二（53074）的外壁上分别设有凸块一（53073）和凸块二（53075），所述移动块（5304）的一端固定设有凹槽（53078），所述凹槽（53078）用于凸块二（53075）的一端卡入，带动移动块（5304）移动。
5.根据权利要求1所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述水平剪切机构（51）包括水平驱动电机（511）、推杆二（512）、推块二（513）、水平位移传感器（514）、剪应力传感器（515）、反力柱（516）、水平调节螺栓（517）和水平锁定螺母（518），所述操作台（1）上端安装有水平驱动电机（511），所述水平驱动电机（511）的一端输出轴固定连接有推块二（513），所述推块二（513）内设有推杆二（512），所述推杆二（512）的一端连接有水平位移传感器（514），所述水平位移传感器（514）的一端与下剪切盒（3）固定连接，所述上剪切盒（2）的一侧固定连接有剪应力传感器（515），所述剪应力传感器（515）的一侧固定连接有反力柱（516），所述反力柱（516）的下端与操作台（1）连接，所述反力柱（516）上连接有水平调节螺栓（517），所述水平调节螺栓（517）螺纹连接有水平锁定螺母（518）。
6.根据权利要求5所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述操作台（1）的上端固定连接有固定板（6），所述固定板（6）上设有两个对称分布的滑轨（7），所述滑轨（7）内设有多个等距离分布的滚珠（8）。
7.根据权利要求6所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述排水机构（9）包括透水石一（91）、透水石二（92）、滤纸一（93）和滤纸二（94），所述下剪切盒（3）的下端与上剪切盒（2）的上端分别设有透水石一（91）和透水石二（92），所述透水石一（91）的上端设有滤纸一（93），所述透水石二（92）的下端设有滤纸二（94），所述土样（4）置于滤纸一（93）与滤纸二（94）之间，且所述上剪切盒（2）和下剪切盒（3）接触面位于土样（4）的中间位置。
8.根据权利要求7所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述透水石一（91）、透水石二（92）、滤纸一（93）、滤纸二（94）、土样（4）和加压盖（529）的直径相同，所述透水石...
【技术特征摘要】
1.一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述连接机构（526）包括连接板一（5261）、垂向调节螺栓（5262）、连接板二（5263）和垂向锁定螺母（5264），所述垂向位移传感器（525）的上端安装有连接板一（5261），所述连接板一（5261）的上端连接有两个对称分布的垂向调节螺栓，所述垂向调节螺栓与操作台（1）滑动连接，所述垂向调节螺栓的上端设有连接板二（5263），所述连接板二（5263）的上下端均设有垂向锁定螺母（5264），所述垂向锁定螺母（5264）与垂向调节螺栓螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述安装机构（530）包括固定块（5301）、卡槽（5302）、卡块（5303）、移动块（5304）、开口（5305）、弹簧一（5306）和驱动机构（5307），所述加压盖（529）的上端固定连接有固定块（5301），所述固定块（5301）活动设于安装块（528）内，所述固定块（5301）上固定设有两个对称分布的卡槽（5302），所述卡槽（5302）内活动设有与之匹配的卡块（5303），所述卡块（5303）的一端固定连接有移动块（5304），所述安装块（528）的壁体上开设有开口（5305），所述移动块（5304）的一端滑动设于开口（5305）内，所述移动块（5304）与安装块（528）内壁之间固定设有弹簧一（5306），所述驱动机构（5307）设于安装块（528）内，并与移动块（5304）相联动。
4.根据权利要求3所述的一种预固结快速不排水剪切设备，其特征在于：所述驱动机构（5307）包括把手（53071）、转轮一（53072）、凸块一（53073）、转轮二（53074）、凸块二（53075）、转轴（53076）、扭簧、弹簧二（53077）和凹槽（53078），所述安装块（528）的一端滑动连接有把手（53071），所述把手（53071）与安装块（528）之间设有弹簧二（53077），所述把手（53071）的一端转动连接有转轮一（53072），所述安装块（528）内壁上转动连接有两个对称分布的转轴（53076），所述转轴（53076）与安装块（528）内壁之间设有扭簧，所述转轴（53076）的外壁上固定连接有转轮二（53074），所述转轮二（53074）的外壁上分别设有凸块一（53073）和凸块二（53075），所述移动块（5304）的一端固定设有凹槽（53078），所述凹槽（53078）用于凸块二（53075）的一端卡入，带动移动块（5304）移动。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：严刚，崔志鹏，王军，石佳颖，郝雅萍，钟萍，
申请(专利权)人：江苏省地质矿产局第一地质大队，
类型：发明
国别省市：
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