动力矩。
[0040]本实施例中，载荷控制装置还包括设置在水平剪切振动加载装置与控制单元19之间的第二信号转换器162、以及用于检测水平剪切振动加载装置输出的载荷的第二应力传感器172。在施加水平振动荷载时，控制单元19输出具有不同频率和振幅的数据指令，经由信号转换器162转化成相应的电控信号;伺服电机15依据输入的电控信号，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施加顺时针和逆时针方向的具有不同频率和振幅的水平转动力矩，进而使剪切盒总成100内的土体发生水平方向往复转动变化以模拟水平振动作用。
[0041]参见图5所示，说明本实施例中的环形剪切实验设备的实验方法，具体包括下述步骤:
S1、装载土样，并固定剪切盒总成100。
[0042]S2、载荷控制装置控制垂直振动加载装置输出设定的频率和振幅的振动力，振动力垂直作用在剪切盒总成内的土样上；同时载荷控制装置控制水平剪切振动加载装置输出设定的频率和振幅的剪切力，剪切力扭转作用在剪切盒总成内的土样上。
[0043I这样对土样施加了双向振动载荷，具体的，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。并且通过加压板4、传力杆5、以及载荷板6将载荷施加到土样上。
[0044]在施加水平振动荷载时，控制单元19输出具有不同频率和振幅的数据指令，经由信号转换器162转化成相应的电控信号;伺服电机15依据输入的电控信号，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施加顺时针和逆时针方向的具有不同频率和振幅的水平转动力矩，进而使剪切盒总成100内的土体发生水平方向往复转动变化以模拟水平振动作用。
[0045]S3、在实验过程中对于应力变化、孔隙水压力变化、土体局部破坏以及液化现象的检测。
[0046]S4、根据步骤S3中的检测数据分析滑坡等地质灾害的发生和运动机制。
[0047]当然，在其他实验方法中，可以加载垂直定载荷和水平振动载荷，或者加载垂直振动载荷和水平定载荷等，可以模拟多种力的形式的组合，用于研究土样在不同力的作用下的变化，有利于研究需要。
[0048]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种环形剪切实验设备，包括支撑座、位于支撑座上的剪切盒总成、以及对剪切盒总成内的土样施加载荷的加载装置，其特征在于，所述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，所述环形剪切实验设备还包括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。2.根据权利要求1所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述载荷控制装置包括控制单元、设置在所述垂直振动加载装置与控制单元之间的第一信号转换器、用于检测所述垂直振动加载装置输出的载荷的第一应力传感器、设置在所述水平剪切振动加载装置与控制单元之间的第二信号转换器、以及用于检测所述水平剪切振动加载装置输出的载荷的第二应力传感器。3.根据权利要求1所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述支撑座上设有可升降的横梁，所述垂直振动加载装置包括设置在所述横梁上的气缸、用于给所述气缸提供动力的气动加压罐，所述气动加压罐通过导气管与所述气缸连通;所述气缸包括固定在所述横梁上的缸体、位于所述缸体内的活塞、以及与所述活塞连接并用于输出载荷的活塞杆。4.根据权利要求3所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述缸体内的空间被所述活塞分隔成上腔和下腔，所述缸体上开设有分别与上腔和下腔相连通的第一气孔和第二气孔，所述导气管的端部还设置有与所述载荷控制装置电连接的导气阀，所述第一气孔与所述导气阀之间设置有第一导气支管，所述第二气孔与所述导气阀之间设置有第二导气支管。5.根据权利要求1至4任一项所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述剪切盒总成包括剪切盒上盖，所述支撑座上具有用于固定所述剪切盒上盖的卡柱，所述剪切盒上盖的边缘开设有卡槽，所述卡柱的一端固定在所述支撑座上，另一端卡合在所述卡槽内。6.根据权利要求1至4任一项所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述剪切盒总成包括上剪切盒、下剪切盒、剪切盒上盖、与所述垂直振动加载装置输出端接触的加压板、位于所述上剪切盒内并对土样加载的载荷板、以及连接所述加压板与载荷板的至少两根传力杆。7.根据权利要求6所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述加压板的中心处设有固定块，所述固定块的顶部开设有与所述垂直振动加载装置的输出端相匹配的凹槽。8.根据权利要求1至4任一项所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述环形剪切实验设备还包括间隙保持装置，所述间隙保持装置包括间隙电机、以及由所述间隙电机带动可上下移动的顶杆，所述顶杆位于所述剪切盒总成的轴线上，所述剪切盒总成包括圆环形的上剪切盒和下剪切盒、以及剪切盒上盖，所述剪切盒上盖的中心开设有用于所述顶杆上端穿过的第二上盖孔，所述顶杆还设有与所述剪切盒上盖的下表面接触的圆盘;通过所述间隙电机带动所述顶杆的上下移动保证所述上剪切盒与下剪切盒之间的间距。9.根据权利要求8所述的环形剪切实验设备，其特征在于，所述支撑座包括底座和用于放置所述剪切盒的平台，所述平台上开设有用于所述顶杆穿过的第一平台孔，所述间隙保持装置还包括套装在所述顶杆外侧的套筒、以及用于固定所述套筒的支架，所述支架固定在所述平台上。10.—种根据利要求I至9任一项所述的环形剪切实验设备的实验方法，其特征在于，包括下述步骤: 所述载荷控制装置控制所述垂直振动加载装置输出设定的频率和振幅的振动力，振动力垂直作用在剪切盒总成内的土样上；同时所述载荷控制装置控制所述水平剪切振动加载装置输出设定的频率和振幅的剪切力，剪切力扭转作用在剪切盒总成内的土样上。
【专利摘要】本发明提供了一种环形剪切实验设备以及试验方法，所述环形剪切实验设备包括支撑座、位于支撑座上的剪切盒总成、以及对剪切盒总成内的土样施加载荷的加载装置，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，所述环形剪切实验设备还包括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。垂直振动加载装置和/或水平剪切振动加载装置可施加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，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。
【IPC分类】G01N3/08, G01N3/24
【公开号】CN105699189
【申请号】CN201610183378
【发明人】洪勇
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月28日