剪切实验设备的一个实施例的结构示意图；
图2为图1中气缸处的放大结构示意图；
图3为图1中剪切盒总成处的放大结构示意图；
图4为剪切盒总成的放大结构示意图；
图5为环形剪切实验设备的一种试验方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]参阅图1-图5，是本发明所提出的环形剪切实验设备的一个实施例，环形剪切实验设备包括支撑座、剪切盒总成100、以及对剪切盒总成100内的土样施加载荷的加载装置，其中加载装置包括垂直振动加载装置和水平剪切振动加载装置，也就是垂直振动加载装置能够输出垂直方向的振动载荷，也能输出垂直方向的定载荷，水平剪切振动加载装置能够输出使得土样扭转的振动剪切力，也能输出定剪切力，载荷控制装置控制垂直振动加载装置和/或水平剪切振动加载装置加载的力，例如力的大小、振幅、频率等。
[0030]本实施例中，通过设置垂直振动加载装置、水平剪切振动加载装置、以及用于控制所述垂直振动加载装置和/或水平剪切振动加载装置加载的载荷控制装置，使得垂直振动加载装置和/或水平剪切振动加载装置可施加双向不同频率和振幅的振动载荷，有利于研究动荷载作用对于土体强度参数的影响，更有利于模拟实际的受力情况，填补了目前环形剪切实验设备不能进行动力载荷试验的缺陷和不足，有利于揭示振动荷载作用下土体剪切试验过程中所发生的应力变化、孔隙水压力变化、土体局部破坏以及液化现象等，进而从力学性状揭示滑坡等地质灾害的发生和运动机制。
[0031 ]本实施例中，参见图1所示，支撑座包括底座60和位于底座60上方的平台61，其中水平剪切振动加载装置设置在底座60上，或者说是位于底座60与平台61之间；剪切盒总成100位于平台61上，在平台61的上方还具有可升降的横梁8，上层支柱7固定平台61上，在横梁8在上层支柱7上升降，横梁8在电机9的带动下实现升降。
[0032]本实施例中，参见图1和图2所示，说明垂直振动加载装置的结构，包括设置在横梁8上的气缸1、用于给气缸I提供动力的气动加压罐10，其中气动加压罐10通过导气管21与气缸I连通;气缸I包括固定在横梁8上的缸体、位于缸体I内的活塞2、以及与活塞2连接并用于输出载荷的活塞杆3。缸体内的空间被活塞2分隔成上腔20和下腔30，缸体上开设有分别与上腔和下腔相连通的第一气孔201和第二气孔202。在导气管21的端部还设置有与载荷控制装置电连接的导气阀18，在第一气孔201与导气阀18之间设置有第一导气支管181，第二气孔202与导气阀18之间设置有第二导气支管182。这样当导气阀18依据输入的电控信号控制，通过第一导气支管181向上腔20内充气时，活塞2向下移动，下腔30被压缩；同时导气阀18控制通过第二导气支管182排气，这样通过设置第一气孔201和第二气孔202有利于增加气缸I灵活性，有利于振动力的输出。通过导气阀18控制第一导气支管181和第二导气支管182充气或排气、以及冲排气的速度和频率，能够使得活塞杆3输出设定的频率和振幅的振动力。
[0033]本实施例中，导气阀18的动作是载荷控制装置发出的，载荷控制装置控制单元19、设置在垂直振动加载装置与控制单元19之间的第一信号转换器161、以及用于检测垂直振动加载装置输出的载荷的第一应力传感器171。在施加垂直振动荷载时，控制单元19输出具有不同频率和振幅的垂直荷载数据指令，经由信号转换器161转化成相应的电控信号;导气阀18依据输入的电控信号控制第一气孔201和第二气孔202的进出气量，进而调节活塞2上下面的压力差，产生具有不同频率和振幅的垂直压力。
[0034]本实施例中，参见图3和图4所示，剪切盒总成100包括上剪切盒101、下剪切盒102、剪切盒上盖25、与垂直振动加载装置输出端接触的加压板4、位于上剪切盒101内对土样加载的载荷板6、以及连接加压板4与载荷板6的至少两根传力杆5。在剪切盒上盖101上开设有用于传力杆5穿过的第一上盖孔，载荷板6的尺寸与上剪切盒101的内腔相匹配，对上剪切盒101内的土样施加垂直方向的压力。
[0035]在加压板4的中心处设有固定块41，固定块4的顶部开设有与垂直振动加载装置的输出端相匹配的凹槽411，也就是活塞杆3的下端位于凹槽411内。
[0036]为了保证上剪切盒101和下剪切盒102之间的间隙，环形剪切实验设备还设有间隙保持装置。间隙保持装置包括间隙电机23、以及由间隙电机23带动可上下移动的顶杆24，并且顶杆24位于剪切盒总成100的轴线上;剪切盒上盖25的中心开设有用于顶杆24上端穿过的第二上盖孔251，顶杆24还设有与剪切盒上盖25的下表面接触的圆盘241;通过间隙电机23带动顶杆24的上下移动，使得圆盘241推动剪切盒上盖25的上下移动，并且剪切盒上盖25与上剪切盒101之间为可拆卸固定结构，实验过程中剪切盒上盖25与上剪切盒101是固定的，保证上剪切盒101与下剪切盒102之间的间距。在平台61上开设有用于顶杆穿过的第一平台孔，上剪切盒101和下剪切盒102都为圆环形，也就是中心是空心的，这样顶杆24穿过第一平台孔后穿入上剪切盒101和下剪切盒102的空心中，并且圆盘241与剪切盒上盖25下表面接触，为了顶杆24与剪切盒上盖25之间的固定稳定，在剪切盒上盖25的中心开设有用于顶杆24上端穿过的第二上盖孔251。
[0037]为了避免顶杆24晃动，间隙保持装置还包括套装在顶杆24外侧的套筒27、以及用于固定套筒的支架611，支架611固定在平台61的下表面上。通过设置套筒27和支架611，增加顶杆24的稳定性，保证顶杆24给予剪切盒上盖25垂直向上的力。
[0038]在实验时，水平剪切振动加载装置带动下剪切盒102转动，使得土样受到水平剪切力，为了保证上剪切盒101的固定，在平台61上设置卡柱612，剪切盒上盖25的边缘开设有卡槽252，卡柱612的一端固定在平台61上，另一端卡合在卡槽252内。其中，卡柱612具有与平台61固定的竖直段和与卡槽252卡合的水平段。这样通过在下剪切盒102转动跟随水平剪切振动加载装置转动时，卡柱612卡合剪切盒上盖25上，使得剪切盒上盖25和上剪切盒101固定。
[0039]本实施例中，参见图1和图3所示，水平剪切振动加载装置包括剪切盘齿轮11、与剪切盘齿轮11啮合的传动齿轮12、与传动齿轮12连接的转动轴13、以及用于提供动力的伺服电机15，在伺服电机15与转动轴13之间设置有齿轮箱14，伺服电机15与齿轮箱14之间设有传动带22，其中转动轴13为齿轮箱14的输出轴。其中下剪切盒102固定在剪切盘齿轮11上，伺服电机15通过驱动齿轮箱14，进而带动转动轴13和传动齿轮12，对剪切盒总成100的剪切盘齿轮11施加转