【技术实现步骤摘要】
本技术属于土木工程以及隧道工程领域，具体涉及一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置。
技术介绍
1、泥水盾构或土压平衡盾构掘进时，黏结力强的黏土可能会黏在刀盘上，降低机器效率，甚至导致产能完全丧失。与之同理，在钻井作业中，遭遇黏性地层时，经常会发生钻头泥包，黏土颗粒附着在钻头上，会显著降低钻速。黏土与金属的粘连大大降低了工作效率，导致施工能耗高，甚至发生严重的工程事故。此外，在泥水盾构掘进中，黏土-刀盘界面通常会经历复杂的热变化。这些热变化进一步影响这些热活性界面的黏附强度。因此，热变化对黏土-金属界面结合强度的影响值得研究。
2、中国专利申请号为cn201811457172.6，申请日为2018.11.30公开了一种滨海相软黏土浆-土界面剪切参数测量仪及测量方法，包括可沿支撑板滑动的剪切仓、剪切动力系统、数据测量系统和控制系统；所述剪切仓具有可变尺寸的内腔，所述内腔用于容纳待测试试样，所述剪切仓包括可相对滑动的固定部和平移部，所述固定部位于平移部的上方且固定部和平移部的接触面水平设置。本技术能够解决传统剪切仪只能粗略测量界面宏观抗剪强度，需要手动加载、记录的问题。
3、但上述的剪切装置有如下不足之处：
4、1、未考虑温度变化对黏土-刀盘界面间黏附力/强度的影响；
5、2、未安装配备有测定孔隙水压力的传感器，不能实时监测土体热固结过程中土样的孔隙水压力。
技术实现思路
1、本技术所要解决的技术问题是，提供一种具有温度调控结构的界面
2、为解决上述问题，本技术采用的技术方案是：
3、一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，包括可沿操作平台滑动的加热箱、加热箱上设置的剪切盒、剪力驱动结构、应力施加结构以及数据测量系统，所述剪切盒位于加热箱的上方且剪切盒和加热箱的接触面水平设置；所述剪力驱动结构设置于加热箱一侧，并用于驱动加热箱沿操作平台的水平滑动，所述应力施加结构与操作平台连接并向剪切盒施加竖直向下的压力；所述数据测量系统包括测力计和垂直位移传感器，所述测力计设置于剪切盒远离剪力驱动结构的一侧，所述垂直位移传感器设置于剪切盒上端。
4、进一步的，所述数据测量系统还包括孔隙水压传感器，所述孔隙水压传感器设置于剪切盒靠近剪力驱动结构的一侧。
5、采用垂直位移传感器和孔隙水压传感器记录热固结过程中土样的变形和孔隙水压力；采用测力计记录剪切过程中黏土-金属界面的黏附强度。
6、进一步的，所述加热箱内包括设置有电加热丝，所述加热箱上表面为加热平台，剪切盒和加热平台的接触面形成剪切面。所述加热箱另一侧通过连接件与温度控制器相连。
7、进一步的，所述加热箱的一侧与剪力驱动结构连接，所述剪切盒上设有密封顶盖，密封顶盖的上表面设有凹槽，所述凹槽中设有应力施加结构的压力杆，压力杆的顶端与应力施加结构的横梁固定连接。
8、进一步的，所述剪切盒上的一角处设有位置调节装置，所述位置调节装置包括与剪切盒固定连接的支撑杆，支撑杆上通过活动夹连接有活动杆，活动杆的另一端安装有垂直位移传感器。
9、进一步的，所述剪切盒内腔中放置有待测试样，所述待测试样上放置设有透水石，所述剪切盒可通过改变透水石的数量来调整内腔的大小，具体实现方式为透水石的放置可以改变内腔高度，从而调节试样的尺寸，采用了透水石来实现剪切盒中内腔规格的调整，调节方便简单。
10、进一步的，所述剪力驱动结构包括放置于操作平台的直线电动缸，直线电动缸通过线路与电动缸控制柜相连，所述直线电动缸的伸缩端与加热箱的一侧面相连接，从而带动加热箱在操作平台上做往复直线运动。
11、进一步的，所述操作平台上设有直线导轨，所述加热箱设置于直线导轨的上表面。采用直线导轨与加热箱配合使用的方式，直线导轨可以减少加热箱与操作平台之间的摩擦力，使得加热箱沿着操作平台的滑动更流畅。
12、进一步的，所述操作平台上设有固定支座，所述固定支座与剪切盒之间设有固定卡位，所述固定卡位上设有所述测力计，所述测力计的一端与剪切盒的侧面接触。
13、采用固定支座，固定支座能够实现测力计的轴向定位，通过固定支座与固定卡位的配合使用，方便测力计的拆装。
14、进一步的，所述应力施加结构包括杠杆结构，所述杠杆结构的受力部分为砝码，所述杠杆结构的力臂的一端安装有砝码，另一端与竖直杆铰接，所述竖直杆与操作平台固定连接；所述力臂靠近竖直杆的一侧铰接有支板，所述支板的两端固定有施力杆，所述施力杆的顶端与横梁连接，竖直杆的一侧固定设有配重块，所述配重块的连接杆穿过竖直杆后与挂钩连接，力臂靠近竖直杆的一端设有固定环，所述挂钩与固定环连接，固定环设置于力臂上端面。通过杠杆结构中的砝码可以方便的调节待测试样受到的竖向应力。
15、本技术所要解决的技术问题是，提供一种具有温度调控结构的界面直接剪切装置，可以用于探究温度变化对黏土-金属界面间黏附力的影响规律，从细观角度揭示泥水盾构掘进过程中摩擦热效应下刀盘的堵塞机理。
16、1、本技术的试验结构结构简单、操作方便、造价低廉，同时便于拆卸与运输，可快速、高效地完成不同温度加载变化下黏土-金属界面间黏附力测试试验。
17、2、本技术采用垂直位移传感器和孔隙水压力传感器记录热固结过程中土样的变形和孔隙水压力；用测力计记录剪切过程中黏土-金属界面的黏附强度，操作方便。
18、3、本技术的加热平台可为待测样品持续加热，加热平台温度可在20℃~350℃之间变化，最大加热/冷却速率为10℃·min−1。因此，通过温度控制器以及加热箱足以模拟盾构掘进过程中刀盘的加热/冷却循环过程。
19、4、通过设置直线电动缸，直线电动缸能够以0.01 ~ 100 mm/s的均匀位移速率发动剪切。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，包括可沿操作平台滑动的加热箱、加热箱上设置的剪切盒、剪力驱动结构、应力施加结构以及数据测量系统，所述剪切盒位于加热箱的上方，且剪切盒与加热箱的接触面水平设置；所述剪力驱动结构设置于加热箱一侧，并用于驱动加热箱沿操作平台的水平滑动，所述应力施加结构与操作平台连接并向剪切盒施加竖直向下的压力；所述数据测量系统包括测力计和垂直位移传感器，所述测力计设置于剪切盒远离剪力驱动结构的一侧，所述垂直位移传感器设置于剪切盒的上端。
2.根据权利要求1所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述数据测量系统还包括孔隙水压传感器，所述孔隙水压传感器设置于剪切盒靠近剪力驱动结构的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述加热箱内包括设置有电加热丝，所述加热箱上表面为加热平台，剪切盒和加热平台的接触面形成剪切面。
4.根据权利要求3所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述加热箱另一侧通过连接件与温度控制器相连。<...
【技术特征摘要】
1.一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，包括可沿操作平台滑动的加热箱、加热箱上设置的剪切盒、剪力驱动结构、应力施加结构以及数据测量系统，所述剪切盒位于加热箱的上方，且剪切盒与加热箱的接触面水平设置；所述剪力驱动结构设置于加热箱一侧，并用于驱动加热箱沿操作平台的水平滑动，所述应力施加结构与操作平台连接并向剪切盒施加竖直向下的压力；所述数据测量系统包括测力计和垂直位移传感器，所述测力计设置于剪切盒远离剪力驱动结构的一侧，所述垂直位移传感器设置于剪切盒的上端。
2.根据权利要求1所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述数据测量系统还包括孔隙水压传感器，所述孔隙水压传感器设置于剪切盒靠近剪力驱动结构的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述加热箱内包括设置有电加热丝，所述加热箱上表面为加热平台，剪切盒和加热平台的接触面形成剪切面。
4.根据权利要求3所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述加热箱另一侧通过连接件与温度控制器相连。
5.根据权利要求1所述的一种具有温度调控结构的界面直接剪切测试装置，其特征在于，所述剪切盒上设有密封顶盖，密封顶盖的上表面设有凹槽，所述凹槽中设有应力施加结构的压力杆，压力杆的顶端与应力施加结构的横梁固定连接；所述剪切盒内腔中放置有待测试样，所述待测试样上铺设有透水...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兴高，纪方，王继栋，杨益，郭易东，李瀚源，刘浩，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。