專利名稱：重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法及其專用設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及到土工試驗方面的技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)場大型剪切試驗和室內(nèi)直剪試驗、三軸試驗是測定巖土體抗剪強度指標的基本方法。對于重塑土(巖土工程中的填土)，進行現(xiàn)場填筑試驗工作量大、試驗周期長、費用高，室內(nèi)試驗由于試樣體積小，試驗結(jié)果不能真實反映土體的抗剪強度指標。現(xiàn)場試驗工作量大、費用高；室內(nèi)試驗因試樣體積小，對均勻性較差的重塑土，試驗結(jié)果不能正確反映土層的抗剪強度指標(粘聚力C值、內(nèi)摩擦角Φ值)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在提供重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法及其專用設備，該試驗方法工作量小，費用低，試驗結(jié)果可靠真實，試驗的數(shù)據(jù)精度比較高。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，先對選用的重塑土料進行擊實試驗，測定重塑土的最大干密度和最優(yōu)含水率；制作試驗樣品時，根據(jù)工程設計技術(shù)要求，對重塑土進行級配、含水量、密實度的指標控制來制作試驗樣品，將重塑土按控制指標放入剪切盒；每一組需要制作4個試驗樣
P
m ；將配制好的試驗樣品在剪切盒內(nèi)用壓力機靜壓成型，壓力機靜壓12個小時；將剪切盒安裝在剪切儀上壓力機分級施加垂向壓力，在試驗過程中垂向壓力穩(wěn)定時，壓力表的讀數(shù)作為垂向壓力σ，逐級向試驗樣品施加水平剪應力，直至試驗樣品出現(xiàn)最大剪應力時，測力環(huán)的讀數(shù)作為剪應力τ ；每一個試驗樣品重復上述試驗方法進行剪切試驗；采用每組試驗抗剪斷峰值對應的垂向應力σ與剪應力τ進行最小二乘法回歸分析計算內(nèi)聚力C值、內(nèi)摩擦角Φ值。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，試驗樣品中粘土巖的最大干密度取1.65g/ cm2，最優(yōu)含水量為20.0%。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，試驗樣品中粉砂巖的最大干密度取1.71g/ cm2，最優(yōu)含水量為14.6%。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，試驗樣品中粘土巖和粉砂巖混合料的最大干密度取1. 80g/cm2，最優(yōu)含水量為14. 8%。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，試驗樣品中粘土巖試塊的顆粒直徑20 50mm占25%，粘土巖試塊的顆粒直徑小于20mm占75%。。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，試驗樣品中粘土巖與粉砂巖混合試塊的中粘土巖的顆粒直徑20 50mm占15%，顆粒直徑小于20mm占35%，粉砂巖占重量比為50%。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，剪切盒容積為316X316X300mm3。
重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，包括反應力支架、剪切盒，所述反力支架提供反力，所述的剪切盒分為上剪切盒和下剪切盒；所述的專用設備測量垂向應力σ的設備包括豎向加壓設備和垂向應力測量設備，所述的專用設備測量剪應力τ的設備包括剪力測量設備、橫向加壓設備和水平位移觀測設備。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，豎向加壓設備為千斤頂，橫向加壓設備為千斤頂，垂向應力測量設備為壓力表。所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，剪力測量設備為測力環(huán)，水平位移觀測設備為百分表及支座。用經(jīng)濟、合理的方法測定重塑土的抗剪強度指標，為填土工程設計階段的填料選擇、填料技術(shù)指標確定、填筑體穩(wěn)定性計算提供可靠依據(jù)。該剪切試驗方法方法合理，設備簡單，易于操作，用于重塑土的測試和研究可彌補現(xiàn)有試驗方法的不足。該試驗方法所用的專用設備比較簡單，而且也很容易操作，工作量方面也比較小，所以試驗費用就顯得比較低。該試驗方法測試結(jié)果比較真實和可靠。


圖1實施例中所用的剪切儀結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。如圖1所示，法向應力也可以叫做垂向應力，這兩個名字是相通的。該剪切試驗所用的專用設備，包括反力支架、法向應力加壓設備、剪應力加壓設備、水平位移測量設備、剪切盒、千斤頂、測力環(huán)、壓力表及百分表等。重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，包括反應力支架、剪切盒，所述反力支架提供反力，所述的剪切盒分為上剪切盒和下剪切盒；所述的專用設備測量垂向應力σ的設備包括豎向加壓設備和垂向應力測量設備，所述的專用設備測量剪應力τ的設備包括剪力測量設備、橫向加壓設備和水平位移觀測設備。豎向加壓設備為千斤頂，橫向加壓設備為千斤頂，垂向應力測量設備為壓力表。剪力測量設備為測力環(huán)，水平位移觀測設備為百分表及支座。通過反力支架提供反力，向試體施加一定的法向應力荷載，然后依次施加水平剪應力。試驗過程中，由法向應力加壓設備向試體施加穩(wěn)定的法向應力，同時由剪應力加壓設備逐級向試體施加水平剪應力，通過測力環(huán)、百分表測讀水平剪應力、水平位移。直到剪切盒水平位移劇增，試體出現(xiàn)水平最大剪應力后，水平剪應力下降，則認為試體已剪損，該試體的試驗結(jié)束。每組土需制作4件試體，依次在不同的法向應力下進行室內(nèi)剪切試驗，據(jù)各試體的法向應力和最大剪應力用最小二乘法回歸分析計算，得到試驗地層的C、Φ值。重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法方法合理，設備簡單，易于操作，用于重塑土的測試和研究可彌補現(xiàn)有試驗方法的不足。重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法過程為先對選用的重塑土進行擊實試驗，測定重塑土的最大干密度和最優(yōu)含水率；制作試驗樣品時，根據(jù)工程設計技術(shù)要求，對重塑土進行級配、含水量、密實度的指標控制來制作試驗樣品，將重塑土按控制指標放入剪切盒；每一組需要制作4個試驗樣
品 ；將配制好的試驗樣品在剪切盒內(nèi)用壓力機靜壓成型，壓力機靜壓12個小時；將剪切盒安裝在剪切儀上壓力機分級施加垂向壓力，在試驗過程中垂向壓力穩(wěn)定時，壓力表的讀數(shù)作為垂向壓力σ，逐級向試驗樣品施加水平剪應力，直至試驗樣品出現(xiàn)最大剪應力時，測力環(huán)的讀數(shù)作為剪應力τ ；每一個試驗樣品重復上述試驗方法進行剪切試驗；采用每組試驗抗剪斷峰值對應的垂向應力σ與剪應力τ進行最小二乘法回歸分析計算內(nèi)聚力C值、內(nèi)摩擦角Φ值。實施例2某基地工程場地剪切試驗過程1試驗原理按不同物理指標制備好的試樣安裝在剪切儀上，施加一垂向荷載(即垂向應力)， 然后施加水平推力，將試塊剪斷，根據(jù)垂向應力σ、和剪應力τ求得試樣的C、Φ值。2試驗設備1)本次室內(nèi)中型直剪儀由獨立的垂向加壓系統(tǒng)及水平推力系統(tǒng)組成，剪切盒容積為 316X316X300mm3。2)垂向加壓系統(tǒng)由垂向32t壓力機提供垂向壓力，油壓千斤頂、精密壓力表顯示壓力值。3)水平推力系統(tǒng)由螺旋千斤頂，測力環(huán)，導軌及滾軸組成水平推力系統(tǒng)。3室內(nèi)試驗1)室內(nèi)中型剪切試驗的地層為粘土巖及砂質(zhì)粘土巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂若。2)試塊配料是根據(jù)擊實試驗結(jié)果，粘土巖的最大干密度取1. 65g/cm2，最優(yōu)含水量為20. 0 ；粉砂巖的最大干密度取1. 71g/cm2，最優(yōu)含水量為14. 6 ；粘土巖與粉砂巖混合料的最大干密度取1. 80g/cm2，最優(yōu)含水量為14. 8。3)制作試塊時，粘土巖試塊的顆粒直徑20 50mm占25%，顆粒直徑小于20mm占 75 % ；粘土巖與粉砂巖混合試塊的顆粒直徑20 50mm占15 %，顆粒直徑小于20mm占35 %， 粉砂巖占重量比的50%。制作好的試塊均進行含水量、濕密度測定。4)室內(nèi)中型剪切試驗分為未浸水、浸水狀態(tài)。5)將配制好的配料裝入剪切合內(nèi)用壓力機靜壓成型，未浸水、浸水狀態(tài)的試塊均
放置一晝夜。6)將剪切合安裝在剪切儀上壓力機分級施加垂向壓力，依次施加水平推力。試驗過程中穩(wěn)定垂向壓力，觀察記錄，水平方面推力方向試塊的位移、測力環(huán)測微表讀數(shù)，直到測微表不進或后退或剪切合位移大于1/10剪切合寬度，認為試樣已剪損，即可結(jié)束試驗。7)資料整理分析計算，采用每組試驗抗剪斷峰值對應的σ (垂向應力)與τ (剪應力)進行最小二乘法回歸分析計算C值(內(nèi)聚力)、Φ值(內(nèi)摩擦角)。五試驗結(jié)果匯總1室內(nèi)中型剪切試驗配料的試驗結(jié)果見下表
權(quán)利要求
1.重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于先對選用的重塑土料進行擊實試驗，測定重塑土的最大干密度和最優(yōu)含水率；制作試驗樣品時，根據(jù)工程設計技術(shù)要求，對重塑土進行級配、含水量、密實度的指標控制來制作試驗樣品，將重塑土按控制指標放入剪切盒；每一組需要制作4個試驗樣品；將配制好的試驗樣品在剪切盒內(nèi)用壓力機靜壓成型，壓力機靜壓12個小時；將剪切盒安裝在剪切儀上壓力機分級施加垂向壓力，在試驗過程中垂向壓力穩(wěn)定時， 壓力表的讀數(shù)作為垂向壓力ο，逐級向試驗樣品施加水平剪應力，直至試驗樣品出現(xiàn)最大剪應力時，測力環(huán)的讀數(shù)作為剪應力τ ；每一個試驗樣品重復上述試驗方法進行剪切試驗；采用每組試驗抗剪斷峰值對應的垂向應力σ與剪應力τ進行最小二乘法回歸分析計算內(nèi)聚力C值、內(nèi)摩擦角Φ值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于所述的試驗樣品中粘土巖的最大干密度取1. 65g/cm2，最優(yōu)含水量為20. 0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于所述的試驗樣品中粉砂巖的最大干密度取1. 71g/cm2，最優(yōu)含水量為14. 6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于所述的試驗樣品中粘土巖和粉砂巖混合料的最大干密度取1. 80g/cm2，最優(yōu)含水量為14. 8%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于所述的試驗樣品中粘土巖試塊的顆粒直徑20 50mm占25%，粘土巖試塊的顆粒直徑小于20mm占75%。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于所述的試驗樣品中粘土巖與粉砂巖混合試塊的中粘土巖的顆粒直徑20 50mm占15%，顆粒直徑小于20mm占 35%，粉砂巖占重量比為50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法，其特征在于所述的剪切盒容積為 316X316X300mm3。
8.重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，包括反應力支架、剪切盒，所述反力支架提供反力，所述的剪切盒分為上剪切盒和下剪切盒；其特征在于所述的專用設備測量垂向應力σ的設備包括豎向加壓設備和垂向應力測量設備，所述的專用設備測量剪應力τ的設備包括剪力測量設備、橫向加壓設備和水平位移觀測設備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，其特征在于所述的豎向加壓設備為千斤頂，橫向加壓設備為千斤頂，垂向應力測量設備為壓力表。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法的專用設備，其特征在所述剪力測量設備為測力環(huán)，水平位移觀測設備為百分表及支座。
全文摘要
重塑土室內(nèi)中型剪切試驗方法及其專用設備。本發(fā)明涉及到土工試驗方面的技術(shù)領域，公開了剪切試驗方法先對選用的重塑土進行擊實試驗，測定重塑土的最大干密度和最優(yōu)含水率；將配制好的試驗樣品在剪切盒內(nèi)用壓力機靜壓成型，壓力機靜壓12個小時；測量出垂向壓力σ，測量出剪應力τ；每一個試驗樣品重復上述試驗方法進行剪切試驗；采用每組試驗抗剪斷峰值對應的垂向應力σ與剪應力τ進行最小二乘法回歸分析計算內(nèi)聚力C值、內(nèi)摩擦角φ值。該試驗方法工作量小，費用低，試驗結(jié)果可靠真實，試驗的數(shù)據(jù)精度比較高。
文檔編號G01N1/24GK102200496SQ20101013204
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者丁茂斌, 劉文連, 張曉玲, 李小勇, 杜力立, 王玉田, 羅輝才, 謝培倫, 鄭柱堅, 錢小波, 高祖有 申請人:中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院