盒6，下剪切盒7，轨道车8，上盒试样11，下盒试样14，加压板
26 ο
[0022]图3是一种大型土工抗剪强度试验装置结构示意图中的上剪切盒6的俯视图。其中有上剪切盒6。
[0023]图4是一种大型土工抗剪强度试验装置结构示意图中的下剪切盒7的俯视图。其中有下剪切盒7，下盒扩展板13。
【具体实施方式】
:
[0024]实施例:粗粒土抗剪强度量测方法如下所示，
[0025]①按照含水量15%、含石量20%与密度1.9g/cm3要求，称取相应质量的士体、碎石和水，将土体、碎石、水三者混合均匀，成为混合料，分成均匀的三份备用；
[0026]②将轨道车8移至载样台5上，将上剪切盒6经由滚珠轴排12对齐下剪切盒7，将第一份混合料装入下剪切盒7中，将加压板26置于混合料上，将轨道车8移至垂直加载轴25正下方，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19，将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2接触，使轨道车8悬空，开动第一伺服电机3，使垂直加载轴25接触加压板26顶帽，按要求施加垂直压力F = 400kN，待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值，停止加载；
[0027]③开动第一伺服电机3，卸载使垂直加载轴25离开加压板26顶帽，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19，将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离，使轨道车8与水平滑轨17接触，将轨道车8移至载样台5上，取出加压板26，将混合料拉毛，装入第二份混合料，将加压板26置于混合料上，将轨道车8移至垂直加载轴25正下方，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19，将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2接触，使轨道车8悬空，开动第一伺服电机3，使垂直加载轴25接触加压板26顶帽，按要求施加垂直压力F = 400kN，待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值，停止加载；
[0028]④开动第一伺服电机3，卸载使垂直加载轴25离开加压板26顶帽，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19，将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离，使轨道车8与水平滑轨17接触，将轨道车8移至载样台5上，取出加压板26，将混合料拉毛，装入第三份混合料，将加压板26置于混合料上，将轨道车8移至垂直加载轴25正下方，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19，将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2接触，使轨道车8悬空，开动第一伺服电机3，使垂直加载轴25接触加压板26顶帽，按要求施加垂直压力F = 400kN，待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值，保持垂直压力F = 400kN不变；
[0029]⑤将第一侧限柱24和第二侧限柱27分别与上剪切盒6连接，将第二侧限柱27通过伸缩臂28与第三侧限柱29连接，使上剪切盒6固定，启动第二伺服电机4，使水平加载轴22与连接端头21相连，按要求的等应变速率lmm/min通过传力杆20施加拉力T，使下剪切盒7向第二伺服电机4方向移动，同时采用水平位移计23测量水平位移S，保持上剪切盒6水平方向固定，上剪切盒6通过第一垂直滑轨10和第二垂直滑轨30向下滑动，使垂直加载轴25输出压力按照P = F-Ttg30°变化，并采用垂直位移计9测量加压板26的垂直位移Sr，滚珠轴排12沿下盒扩展板13滑动，以避免上剪切盒6内部的上盒试样11漏出；
[0030]⑥待水平位移S增大到75mm时停止试验，获得上盒试样11与下盒试样14接触面处正压力f = P cos30° +Tsin30°，取f的最大值fmaxl，获得接触面处剪切力Iw =Tcos30° -F' sin30°，取 T'的最大值 T' maxl；
[0031 ] ⑦通过垂直加载轴25使第一伺服电机3卸载，第二伺服电机4通过水平加载轴22施加推力推动下剪切盒7移动，使得上剪切盒6与下剪切盒7重合，卸除上剪切盒6与第一侧限柱24及第二侧限柱27的连接，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19，将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离，使轨道车8与水平滑轨17接触，将轨道车8通过水平滑轨17移动至载样台5上，卸除全部混合料；
[0032]⑧改变垂直压力F = 600kN，重复步骤②-⑦，获得fmax# Iw max2;
[0033]⑨再次改变垂直压力F= SOOkN,重复步骤②-⑦，获得fmax3与Iw max3;
[0034]⑩将 fmax^T' maxl、fmax^T' max2、fmax3与 T' max3通过上盒试样 11 与下盒试样14的接触面积换算成应力，绘制摩尔库伦线，获取粗粒土混合料抗剪强度指标。
【主权项】
1.一种大型土工抗剪强度试验装置，其特征是该装置包括反力架(I)，加载框架(2)，第一伺服电机(3)，第二伺服电机(4)，载样台(5)，上剪切盒(6)，下剪切盒(7)，轨道车(8)，垂直位移计(9)，第一垂直滑轨(10)，上盒试样(11)，滚珠轴排(12)，下盒扩展板(13)，下盒试样(14)，第一千斤顶(15)，第一支撑底座(16)，水平滑轨(17)，第二支撑底座(18)，第二千斤顶(19)，传力杆(20)，连接端头(21)，水平加载轴(22)，水平位移计(23)，第一侧限柱(24)，垂直加载轴(25)，加压板(26)，第二侧限柱(27)，伸缩臂(28)，第三侧限柱(29)，第二垂直滑轨(30);第一伺服电机(3)连接垂直加载轴(25)，垂直加载轴(25)提供垂直压力，位于加压板(26)上面，加压板(26)连接垂直位移计(9)，加压板(26)位于上盒试样(11)的顶面，上剪切盒(6)由第一侧限柱(24)和第二侧限柱(27)固定，第一侧限柱(24)连接第一垂直滑轨(10)，第二侧限柱(27)通过伸缩臂(28)与第三侧限柱(29)相连，第三侧限柱(29)连接第二垂直滑轨(30)，上剪切盒(6)通过滚珠轴排(12)对准下剪切盒(7)，上剪切盒(6)内安装上盒试样(11)，下剪切盒(7)内安装下盒试样(14)，下剪切盒(7)连接下盒扩展板(13)，下剪切盒(7)连接轨道车(8)，轨道车(8)可沿水平滑轨(17)移动到载样台(5)之上，水平滑轨(17)与加载框架(2)连接，第一千斤顶(15)连接第一支撑底座(16)，第二千斤顶(19)连接第二支撑底座(18)，下剪切盒(7)连接传力杆(20)和水平位移计(23)，连接端头(21)与水平加载轴(22)对准，水平加载轴(22)连接第二伺服电机(4)；上剪切盒(6)尺寸为长500mm宽500mm，连接第一侧限柱(24) —侧的上剪切盒(6)的盒壁高为445mm，连接第二侧限柱(27) —侧的上剪切盒(6)的盒壁高为155mm，下剪切盒(7)尺寸为长500mm宽500mm，连接下盒扩展板(13) —侧的下剪切盒(7)的盒壁高为155mm，连接传力杆(20) —侧的下剪切盒(7)的盒壁高为445mm，滚珠轴排(12)倾角为30°，上剪切盒(6)和下剪切盒(7)均采用质量轻强度高的合金材料，且进行阳极电镀防腐处理，上剪切盒(6)和下剪切盒(7)的内壁四个角为圆形设计，圆角半径为30mm?60mm，上剪切盒(6)可以沿下盒扩展板(13)滑动，第一侧限柱(24)可以沿第一垂直滑轨(10)垂直滑动，第三侧限柱(29)可以沿第二垂直滑轨(30)垂直滑动，第一伺服电机(3)和第二伺服电机(4)通过反力架(I)施加力，反力架(I)和加载框架(2)以及加压板(26)均采用高强度不锈钢材料，加压板(26)与上剪切盒(6)间的缝隙间隔为2mm?4mm，滚珠轴排(12)、下盒扩展板(13)和水平滑轨(17)均为高强度不锈钢材料，且表面均涂有特富龙材料；第一伺服电机(3)和第二伺服电机(4)均可以进行快进快退操作，也可以进行匀速应变加载和应力加载，应变剪切速率为0.02?5.00mm/min，最大出力可达1000kN，出力测量精度可达0.5% FS，应力剪切速率为100?600kN/min ;垂直位移计(9)的最大量程为150mm，测量精度可达1mm，水平位移计(23)的最大量程为170_，测量精度可达1_。
【专利摘要】一种大型土工抗剪强度试验装置，其特征是该装置包括反力架(1)，加载框架(2)，第一伺服电机(3)，第二伺服电机(4)，载样台(5)，上剪切盒(6)，下剪切盒(7)，轨道车(8)，垂直位移计(9)，第一垂直滑轨(10)，上盒试样(11)，滚珠轴排(12)，下盒扩展板(13)，下盒试样(14)，第一千斤顶(15)，第一支撑底座(16)，水平滑轨(17)，第二支撑底座(18)，第二千斤顶(19)，传力杆(20)，连接端头(21)，水平加载轴(22)，水平位移计(23)，第一侧限柱(24)，垂直加载轴(25)，加压板(26)，第二侧限柱(27)，伸缩臂(28)，第三侧限柱(29)，第二垂直滑轨(30)。该设备制造简单，测量精度高，满足不同垂直应力加载条件下的固结与斜剪试验要求，可以进行应变控制式或应力控制式加载，可用于土木工程或地质工程中遇到的各种岩土体包括粗粒土、碎石土、土石混合体及土体的结构性强度及岩土体与土工合成材料间的摩擦强度量测。
【IPC分类】G01N3/24
【公开号】CN104931359
【申请号】CN201510359487
【发明人】李志清
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月26日