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原文传递一种土岩界面原状试样扭剪试验装置及方法

专利名称：	一种土岩界面原状试样扭剪试验装置及方法
摘要：	一种土岩界面原状试样扭剪试验装置,包括承载框架，承载框架内设有试样固定单元，试样固定单元上方设有法向应力加载单元，试样固定单元侧向设有环向剪切单元；所述试样固定单元包括套筒、试样、岩板，其中试样置于套筒内，套筒置于岩板上方，承载框架底部的固定轴杆穿过岩板、套筒并伸入到试样中；所述法向应力加载单元包括依次设置在套筒上方的传力板、千斤顶、压力传感器及垫板；所述环向剪切单元包括安装在套筒上的蜗轮蜗杆机构。本发明专利提供的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，可以进行原状试样的扭剪试验，同时可避免剪切面上剪应力分布不均匀。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	三峡大学
发明人：	邓华锋;齐豫;熊雨;李涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910655929.0
公开号：	CN110320113A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	李末黎
分类号：	G01N3/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种土岩界面原状试样扭剪试验装置,其特征在于：包括承载框架，承载框架内设有试样固定单元，试样固定单元上方设有法向应力加载单元，试样固定单元侧向设有环向剪切单元；所述试样固定单元包括套筒（9）、试样（10）、岩板（13），其中试样（10）置于套筒（9）内，套筒（9）置于岩板（13）上方，承载框架底部的固定轴杆（11）穿过岩板（13）、套筒（9）并伸入到试样（10）中；所述法向应力加载单元包括依次设置在套筒（9）上方的传力板（8）、千斤顶（7）、压力传感器（6）及垫板（5）；千斤顶（7）通过加压泵（23）加压并通过压力传感器（6）检测；所述环向剪切单元包括安装在套筒（9）上的蜗轮（14），蜗轮（14）与蜗杆（15）啮合，蜗杆（15）通过轴承安装在承载框架上并通过手轮（17）带动转动；手轮（17）与蜗杆（15）之间安装扭矩传感器（20），检测对套筒（9）施加的扭矩力，套筒（9）一侧安装旋转传感器（19），旋转传感器（19）同套筒（9）一起旋转。 2.根据权利要求1所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，其特征在于：所述试样（10）通过入渗单元供水；入渗单元包括伸入到试样（10）中的进水导管（26），进水导管（26）另一端与盛水容器（27）连接，盛水容器（27）另一端通过出水导管（28）与水源（33）连接；所述进水导管（26）、出水导管（28）上分别设有进水阀（25）、出水阀（29）。 3.根据权利要求2所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，其特征在于：所述传力板（8）与试样（10）之间设有透水石（35），进水导管（26）进口端伸入到透水石（35）以下。 4.根据权利要求3所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，其特征在于：所述盛水容器（27）上设有刻度（30）。 5.根据权利要求1所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，其特征在于：所述水源（33）、盛水容器（27）、试样（10）位置依次从高到低设置。 6.根据权利要求1所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，其特征在于：所述垫板（5）与承载框架顶端之间设有滚排（34）。 7.根据权利要求1所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置，其特征在于：所述压力传感器（6）采用电阻式压力传感器。 8.根据权利要求1-7所述的一种土岩界面原状试样扭剪试验装置进行土岩界面原状试样扭剪试验的方法，包括以下步骤：第一步、现场采用特制的取土环刀采集要试验的原状试样（10），切割一定尺寸的岩板（13），密封后运回试验室；第二步、将切有试样（10）的环刀刃口向上，反放在套筒（9）上用推土塞将原状试样压人套筒（9）内；第三步、将承载框架的左竖直立板（3）、右竖直立板（4）安装在底板（2）上，接着安装顶板（1）形成一封闭的空间；第四步、将岩板（13）放在底板（2）上，然后将装有试样（10）的套筒（9）放在岩板（13）中心，通过固定轴杆（11）和锚具（12）来限制套筒（9）的水平位移，同时也限制了套筒（9）与岩板（13）之间的相对位移；第五步、将旋转传感器（19）通过螺栓固定安装在套筒（9）一侧，随套筒一起旋转；第六步、在套筒（9）上面放置传力板（8），传力板（8）与套筒（9）间铺设透水石（35），将进水导管（26）一端与套筒（9）和传力板（8）上的圆形进水口相连，另一端与盛水容器（27）相连，盛水容器（27）与水源（33）之间通过出水导管（28）相连；打开出水阀（29）使盛水容器（27）装有一定刻度的水，打开进水阀（25），通过进水阀（25）来控制水的流量，观测记录盛水容器（27）侧壁刻度的变化数值；第七步、在传力板（8）上面依次放置垫板（5）、千斤顶（7）、压力传感器（6）、垫板（5）、滚排（34），伸长千斤顶（7），传力板（8），垫板（5）、千斤顶（7）、压力传感器（6）的中轴线处于同一垂直线上，从而施加法向应力，观测记录压力表盘（24）上的数据；第八步、在套筒（9）上安装蜗轮（14），蜗杆（15）通过轴承固定安装在底板（2）上，在蜗杆（15）与手轮（17）之间安装扭矩传感器，均匀的转动手轮（17），带动蜗杆（15）旋转，蜗杆（15）带动蜗轮（14）旋转进而带动套筒（9）以及套筒（9）内试样旋转来完成扭转力的施加，均匀的转动手轮，每转一圈，同时读取并记录扭矩传感器（20）与旋转传感器（19）的读数一次，随着旋转传感器（19）读数的增加，直到扭矩传感器（20）的读数趋于稳定或降低，试样（10）被剪坏，，即可停止这一试样的试验；第九步、卸除垂直荷载，取出试样（10），并在剪切面附近取出约30~40克的试样，装于盒中，以测定试验后试样含水量率；第十步、试验完毕后，除去套筒（9）和仪器上的余土，然后将仪器装置复原。
所属类别：	发明专利