大型直剪试验

摘要： 土石混合料是由多粒组矿物颗粒集成的多相天然地质材料,具有显著的跨尺度层次物质群体自然特征。为考虑不同粒组颗粒对土石混合料抗剪强度的影响,根据土石混合料变形时不同粒组颗粒的细观运动特征,将其划分为基体和块石两相复合材料。基于剪应力绕流效应和Eshelby-Mori-Tanaka等效夹杂平均应力原理建立考虑块石转动位移的土石混合料细观抗剪强度理论模型。制备不同块石含量的土石混合料工程原位试样进行3组现场大型直剪试验,分析块石含量对土石混合料抗剪强度的影响规律并确定模型参数。试验结果和理论研究均表明:块石显著影响土石混合料的变形特征且土石混合料的抗剪强度随块石含量的增加而增加。基体的剪应力绕流效应诱发块石产生转动抗力和基体出现应力集中而导致土石混合料在变形时比纯基体材料储存或释放更多的能量,是块石对土石混合料抗剪强度增益的细观物理机制。基于细观物理机制的土石混合料剪应力-剪切位移计算公式,初步验证了理论预测与试验结果的一致性。

摘要： 在对地下连续墙、钻孔灌注桩等地下结构进行施工时,需要浇筑混凝土,在土体与混凝土间随之会产生泥皮层。本研究旨在探究泥皮厚度对砂土-混凝土桩界面剪切特性的影响规律。基于桩侧不同粗糙度(I=0,10,20和30 mm)和泥皮厚度(Δh=0,5和10 mm),开展一系列的砂土-混凝土接触面大型界面直剪试验。试验结论表明:对于无泥皮的光滑界面,剪切应力-切向位移曲线呈现软化型;随着泥皮厚度的增加,该曲线由软化型转为双折线型。峰值强度和摩擦角随泥皮厚度的增加呈指数下降。当泥皮厚度由0增加至10 mm的粗糙界面,剪切应力-切向位移曲线则由软化型转变为硬化型,峰值强度和摩擦角随泥皮厚度的增加呈线性下降。发现当存在临界粗糙度Icr=10 mm,接触面粗糙度小于临界粗糙度时,剪切强度随粗糙度的增加而增大;当接触面粗糙度超过临界粗糙度时,剪切强度逐渐降低。此外,泥皮存在会降低粗糙度对接触面强度影响的敏感性。

摘要： 目前国内外关于建筑垃圾再生骨料抗剪强度的研究较少。文章以再生混凝土和砖混粗骨料为研究对象,测试了其基本物理特性,并通过大型直剪试验研究了其抗剪强度特性。与天然粗骨料相比,再生粗骨料具有表观密度低、吸水率和压碎值高的特点;再生混凝土和砖混粗骨料的黏聚力分别为14.6、21.6kPa,均高于天然粗骨料(9.3kPa),内摩擦角分别为45.2°、41.8°,均低于天然粗骨料(49.3°)。研究成果能够为再生混凝土、再生桩等设计提供参考。

摘要： 水库蓄水后,滑坡体碎石土经受长时期的浸泡,力学性质发生改变,从而影响滑坡整体稳定性。为探究浸泡对碎石土力学性质的影响规律,选取三峡库区马家沟滑坡后缘未经受长期浸泡作用的碎石土进行大型直剪试验,分析了不同浸泡天数下碎石土的剪切力学性质。试验结果表明:浸泡40 d后,碎石土黏聚力下降幅度达39%,内摩擦角下降幅度为8.3%;碎石土黏聚力在浸泡前期快速下降,下降速率随浸泡天数增加而降低,浸泡20 d后,黏聚力基本达到稳定。为探究碎石土抗剪强度降低的原因和机理,对粉质黏土(碎石土细粒成分)进行了三轴剪切试验、激光粒度分析及浸出液阳离子分析等试验,揭示了碎石土抗剪强度的衰减机理为:浸泡作用下,碎石土中的粉质黏土发生矿物溶解、离子交换与吸附作用,土体中大颗粒细化,胶结作用减弱,进而导致碎石土整体抗剪强度降低。研究结果对库区碎石土滑坡评价与治理具有一定的指导意义。

摘要： 为探究粗糙度和土体相对密实度对砂土-混凝土桩接触面力学特性的影响规律,利用大型直剪仪开展了不同粗糙度、相对密实度下的砂土-混凝土接触面直剪试验,分析了粗糙度、相对密实度对砂土-混凝土接触面的剪切应力-切向位移、峰值剪切强度、割线摩擦角、归一化摩擦系数的影响.研究结果表明:密砂的剪切应力-切向位移曲线在光滑接触面下呈轻微软化型,随粗糙度增加,软化越明显;松砂的剪切应力-切向位移曲线始终呈硬化型.界面峰值剪切强度随法向应力增加呈非线性增长,土体相对密实度越大,非线性越明显.接触面割线摩擦角随法向应力增加呈指数衰减,而由于剪切强度增量较小,导致接触面峰值摩擦系数随法向应力增加呈幂函数衰减.存在临界粗糙度I_(cr),当I>I_(cr)时,接触面峰值摩擦系数和归一化割线摩擦角不再随粗糙度增大而增加,而是呈减小趋势.

摘要： 通过室内大型直剪试验,对建筑垃圾废混凝土与废砖的再生粗粒料及级配碎石的抗剪强度特性进行研究,分别选用摩尔-库仑强度理论与幂函数强度理论进行对比分析.结果 表明:幂函数强度理论能较好地反映建筑垃圾再生粗粒料强度包线的非线性特性.

摘要： 为了研究藏东南地区砂卵石土的抗剪强度特性,本文以拉林高等级公路高路堤砂卵石填料为研究对象,对砂卵石土进行颗粒分析试验。在天然级配的基础上对砂卵石土进行级配改良,本文对原状砂卵石土和级配改良后的砂卵石土进行不同垂直压力下的直剪试验。通过试验得出:砂卵石土的应力应变关系大多呈应变软化型。砂卵石土先发生剪缩,后发生剪胀,整体呈现明显的剪胀性。天然砂卵石土都存在缺粒现象,通过级配改良,砂卵石土抗剪强度得到提高。随着粒径为20 mm~60 mm土颗粒质量百分数的增加,砂卵石土的抗剪强度随之增加。本文分析了砂卵石土的物理力学特性,为藏东南地区高路堤填方工程提供技术参考。

摘要： 石笼网内填石料的填充率与石笼单体结构强度指标是石笼网生态护坡技术研究中的关键指标.采用室内石笼网填充率试验,进行了填石料的最小干密度与颗粒级配相关性研究,确定了石笼网单体结构大型直剪试验中填石料的级配曲线.利用NHRI-4000型高性能大接触面直剪仪,进行了相同粒径和剪切条件下有无石笼网的填石料剪切比对试验.试验结果表明:石笼网填充率随逊径颗粒含量的增大而增大;当试样粒径小于40 mm的颗粒(P<40)的质量分数为60％时,结合一定的击实措施,石笼网内碎石能达到最佳填充效果,填充率为72％,满足设计指标要求.石笼网结构是由填石料与石笼网组成的复合体,有石笼网的填石料抗剪强度远大于没有石笼网的填石料抗剪强度;石笼网的弹性模量远高于填石料的弹性模量,石笼网的"环箍"效应限制了填石料间颗粒的移动,增加了填石料整体稳定性;在变形特性上,除石笼单体结构整体延展性较大外,其发生应变软化和硬化的情况与一般粗粒土的变形特性基本一致.

摘要： 利用三维扫描技术构建不同粒径的真实块石形状数据库,并建立不同含石量的土石混合体离散元随机模型.采用正交试验设计原理,分析试样宏细观参数间力学敏感性并建立两者的线性方程,结合物理试验对模型进行参数标定.对不同法向应力、不同含石量的土石混合体进行直剪模拟,结果表明:岩土体在剪切过程中,剪应力逐渐增大,变形先剪缩后剪胀;增加法向应力,试样抗剪强度提高,剪缩程度增大,但初始模量变化微弱;低含石量下剪力无明显峰值,应变硬化现象显著,变形以剪缩为主,随着含石量增加,初始模量及抗剪强度升高,高含石量下出现应力峰值,之后表现为应变软化,剪胀性突出.土石混合体增加法向应力或含石量,均会提高其初始配位数和力链强度,其中增加法向应力,配位数整体水平上升;在剪切过程中,低含石量下配位数呈递增趋势,高含石量下配位数逐渐减小,配位数不会持续增或减,当达到临界值时与试样体积一同趋于稳定;含石量越大剪切带越宽厚,剪切面周围速度及位移变化梯度较大,剪切中后期试样内出现逆时针涡旋速度场;动剪切盒内配位数较大,静剪切盒内配位数较小,剪切带处配位数波动幅度最大;岩土体中弱力链散乱稀疏,强力链分布集中,剪切时力链强度先增大后减小,逐渐发散变粗并沿对角线延伸,最终贯穿剪切区域.

摘要： 石笼网内填石料的填充率与石笼单体结构强度指标是石笼网生态护坡技术研究中的关键指标.采用室内石笼网填充率试验,进行了填石料的最小干密度与颗粒级配相关性研究,确定了石笼网单体结构大型直剪试验中填石料的级配曲线.利用NHRI-4000型高性能大接触面直剪仪,进行了相同粒径和剪切条件下有无石笼网的填石料剪切比对试验.试验结果表明:石笼网填充率随逊径颗粒含量的增大而增大;当试样粒径小于40 mm的颗粒(P<40)的质量分数为60％时,结合一定的击实措施,石笼网内碎石能达到最佳填充效果,填充率为72％,满足设计指标要求.石笼网结构是由填石料与石笼网组成的复合体,有石笼网的填石料抗剪强度远大于没有石笼网的填石料抗剪强度;石笼网的弹性模量远高于填石料的弹性模量,石笼网的"环箍"效应限制了填石料间颗粒的移动,增加了填石料整体稳定性;在变形特性上,除石笼单体结构整体延展性较大外,其发生应变软化和硬化的情况与一般粗粒土的变形特性基本一致.

摘要： 本发明公开了一种滑带强度测试直剪试验仪以及直剪试验方法，解决现有试验仪器和试验方法较难获取大尺寸岩土材料滑带残余强度的技术问题。滑带强度测试直剪试验仪包括剪切盒、水平加载系统、法向加载系统和测量系统，下剪切盒的开口面积大于上剪切盒的开口面积，法向加载系统采用机械杠杆原理对力的多次放大效应实施法向应力的加载，法向加载系统具体包括n级放大杠杆组，n级放大杠杆组包括n个动力臂与阻力臂之比大于1的放大杠杆机构，通过将第i级放大杠杆机构的阻力臂作用于第i+1级放大杠杆机构的动力臂，可以实现载荷的逐级放大，n级放大杠杆组中至少1个放大杠杆机构的动力臂和/或阻力臂可调，可以实现法向力的连续加载。

摘要： 本发明涉及一种用于多尺寸原状土圆柱样直剪试验的大型直剪仪，包括外部框架、试样剪切盒、水平加载装置、垂直加载装置和控制系统，试样剪切盒设于外部框架中，试样剪切盒包括上、下剪切盒和底座；水平加载装置包括配置有荷重传感器的水平驱动电机、水平机械加载机构和上剪切盒连接结构，水平驱动电机安装于外部框架一内侧并经水平机械加载机构与下剪切盒接触，上剪切盒连接结构固定于外部框架另一内侧并与上剪切盒接触；垂直加载装置包括配置有荷重传感器的垂直驱动电机和垂直机械加载机构，垂直驱动电机安装于外部框架顶部下侧并向下连接垂直机械加载机构。该直剪仪有利于对现场钻探取得的原状土圆柱样进行原状样的大、中、小型室内直剪试验，提高试验的可靠性。

摘要： 本发明属于土工直剪试验技术领域，公开了一种界面直剪试验方法、弱化试验方法、界面直剪试验装置，将界面材料嵌入下剪切盒，上下剪切盒通过插销固定在一起，将装有土样的环刀倒扣在上剪切盒上，垫上透水石将土样压入剪切盒中，调整直剪仪下方的杠杆，令杠杆水平，放上剪切盒；进行界面剪切试验，得到各曲线，线性回归分析求得界面的摩擦系数；进行界面强度弱化试验，施加循环水平向循环剪切荷载，得到剪应力‑相对位移循环关系曲线，循环加载结束后进行静态界面剪切试验。本发明能克服现有的直剪试验方法的边缘应力集中、剪切面不断缩小、轴向力偏心加载、仪器水平摩擦影响过大、土样剪切损失、无法实现强度弱化操作的问题。

摘要： 本发明公开了一种滑带强度测试直剪试验仪以及直剪试验方法，解决现有试验仪器和试验方法较难获取大尺寸岩土材料滑带残余强度的技术问题。滑带强度测试直剪试验仪包括剪切盒、水平加载系统、法向加载系统和测量系统，下剪切盒的开口面积大于上剪切盒的开口面积，法向加载系统采用机械杠杆原理对力的多次放大效应实施法向应力的加载，法向加载系统具体包括n级放大杠杆组，n级放大杠杆组包括n个动力臂与阻力臂之比大于1的放大杠杆机构，通过将第i级放大杠杆机构的阻力臂作用于第i+1级放大杠杆机构的动力臂，可以实现载荷的逐级放大，n级放大杠杆组中至少1个放大杠杆机构的动力臂和/或阻力臂可调，可以实现法向力的连续加载。

摘要： 本发明公开了一种利用现场大型直剪试验装置检测粘性土抗剪强度的方法，步骤如下：步骤一、平整试验场地，按试样盒切制同等尺寸的试样；步骤二、摆放并锚固承力框架座；步骤三、设置侧向测力千斤顶和侧向位移指示表，记录侧向位移指示表初始值；将侧向测力千斤顶通过侧向压力表与侧向液压泵相连，将侧向压力表指针回零；步骤四、分级、连续施加侧向荷载，记录侧向位移、侧向压力值，并观察试样盒周围土体变形情况；步骤五、完成多个不同压力下的直剪试验后，绘制剪切应力—侧向位移关系曲线图，确定剪切应力。本发明具有操作方便、能够真实有效地获取粘性土体抗剪强度数据、适应各种场地的特点，可以广泛应用于粘性土检测技术领域。

摘要： 本发明涉及混凝土与基岩胶结面抗剪强度的现场大型直剪试验装置，该装置包括两套独立的桩基静载荷测试系统、支架立柱、横梁、反力梁、纵梁、护筒、垫板及传力块，一套桩基静载荷测试系统控制垂直向荷载施加位移数据采集，连接在反力梁下方的试体顶面，另一套控制剪切荷载施加及剪切位移数据采集，设在混凝土后座与试体侧面之间，支架立柱上方设有横梁，反力梁连接在横梁的下方，护筒通过纵梁与横梁连接，传力块的一侧与桩基静载荷测试系统连接，另一侧通过垫板与混凝土试体连接。与现有技术相比，本发明解决了加载系统不稳定、反力系统装置复杂的问题，实现真正的静载荷测试全自动化，且适用性强，用途广泛，精度更高。

摘要： 本发明公开了一种检测粘性土抗剪强度的现场大型直剪试验装置，包括用于安放粘性土样品控制试样受力的试样盒、通过侧向压力表与侧向液压泵相连的侧向测力千斤顶以及通过固定支架锚固的侧向位移指示表，还包括通过地锚锚固、位于试样盒外侧的承力框架座，所述承力框架座内侧壁与试样盒外侧壁分别与侧向测力千斤顶的两端相抵靠，所述侧向位移指示表与试样盒外侧壁相连、且检测方向与侧向测力千斤顶布置方向平行。本发明具有结构简单、易于安装、能够真实有效地获取粘性土体抗剪强度数据、适应各种场地的特点，可以广泛应用于粘性土检测技术领域。

摘要： 本发明公开了一种利用现场大型直剪试验装置检测粘性土抗剪强度的方法，步骤如下：步骤一、平整试验场地，按试样盒切制同等尺寸的试样；步骤二、摆放并锚固承力框架座；步骤三、设置侧向测力千斤顶和侧向位移指示表，记录侧向位移指示表初始值；将侧向测力千斤顶通过侧向压力表与侧向液压泵相连，将侧向压力表指针回零；步骤四、分级、连续施加侧向荷载，记录侧向位移、侧向压力值，并观察试样盒周围土体变形情况；步骤五、完成多个不同压力下的直剪试验后，绘制剪切应力—侧向位移关系曲线图，确定剪切应力。本发明具有操作方便、能够真实有效地获取粘性土体抗剪强度数据、适应各种场地的特点，可以广泛应用于粘性土检测技术领域。

摘要： 本发明涉及混凝土与基岩胶结面抗剪强度的现场大型直剪试验装置，该装置包括两套独立的桩基静载荷测试系统、支架立柱、横梁、反力梁、纵梁、护筒、垫板及传力块，一套桩基静载荷测试系统控制垂直向荷载施加位移数据采集，连接在反力梁下方的试体顶面，另一套控制剪切荷载施加及剪切位移数据采集，设在混凝土后座与试体侧面之间，支架立柱上方设有横梁，反力梁连接在横梁的下方，护筒通过纵梁与横梁连接，传力块的一侧与桩基静载荷测试系统连接，另一侧通过垫板与混凝土试体连接。与现有技术相比，本发明解决了加载系统不稳定、反力系统装置复杂的问题，实现真正的静载荷测试全自动化，且适用性强，用途广泛，精度更高。

摘要： 本实用新型公开了一种检测粘性土抗剪强度的现场大型直剪试验装置，包括用于安放粘性土样品控制试样受力的试样盒、通过侧向压力表与侧向液压泵相连的侧向测力千斤顶以及通过固定支架锚固的侧向位移指示表，还包括通过地锚锚固、位于试样盒外侧的承力框架座，所述承力框架座内侧壁与试样盒外侧壁分别与侧向测力千斤顶的两端相抵靠，所述侧向位移指示表与试样盒外侧壁相连、且检测方向与侧向测力千斤顶布置方向平行。本实用新型具有结构简单、易于安装、能够真实有效地获取粘性土体抗剪强度数据、适应各种场地的特点，可以广泛应用于粘性土检测技术领域。