土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法及試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法及試驗裝置。該方法，包括以下步驟：1）制備被測試樣；所述立方體土塊的頂面和底面與水平面垂直；2）在被測試樣的其中一個側(cè)面開一條縫隙；3）在所述被測試樣的上、下方放置第一加載板和第二加載板；4）對第一加載板和第二加載板同時施加指向被測試樣方向、且垂直于水平面的作用力。本發(fā)明的試驗裝置，包括形狀相同的第一加載板和第二加載板，所述第一加載板和第二加載板分別位于被測試樣上、下方。
【專利說明】土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法及試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土體斷裂試驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種土體斷裂破壞試驗方法及試驗裝置，尤其涉及一種土體壓縮與剪切復(fù)合型斷裂破壞的試驗方法及試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]斷裂是由于新裂縫萌生或已存在裂縫的擴(kuò)展而引起的一種破壞過程，是材料和結(jié)構(gòu)的破壞失效形式之一。在過去的四十多年中，脆性和準(zhǔn)脆性材料斷裂力學(xué)的發(fā)展主要集中在混凝土中，同時，在巖土工程中也確立了其正當(dāng)?shù)匚弧嗔蚜W(xué)的應(yīng)用已經(jīng)表明，斷裂力學(xué)可以提供調(diào)查和解決巖土力學(xué)和巖土工程中許多應(yīng)用問題的強(qiáng)有力的工具。
[0003]土體中的裂縫是一種自然現(xiàn)象，在許多天然和人為土工結(jié)構(gòu)中經(jīng)常遇到。許多土工結(jié)構(gòu)物(如土石壩的土質(zhì)心墻，垃圾填埋場的粘土底層和蓋層等)中，土體裂縫問題是關(guān)系到工程成敗的關(guān)鍵問題，土體裂縫問題也因此成為學(xué)術(shù)界和工程界的研究熱點(diǎn)問題，同時也是當(dāng)前研究的難點(diǎn)問題。
[0004]多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，土體中裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展是由于裂縫位置的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到臨界值引起的，該應(yīng)力可以是垂直于裂縫面的拉應(yīng)力，也可以是平行于裂縫面的剪應(yīng)力，裂縫產(chǎn)生和擴(kuò)展的機(jī)理可從斷裂力學(xué)的角度進(jìn)行解釋。含裂縫土體屬于非連續(xù)介質(zhì)，其破壞描述和準(zhǔn)則應(yīng)基于非連續(xù)介質(zhì)建立。在斷裂力學(xué)中，裂縫擴(kuò)展按其受力狀態(tài)可分為三種基本類型，即:張開型(或拉伸型)、滑開型(或剪切型)和撕開型(或扭剪型)。在土體斷裂破壞中，主要考慮拉伸型和剪切型兩種。
[0005]試驗研究土體的斷裂性狀，一直是土體斷裂力學(xué)的主要研究內(nèi)容。目前，用于研究土體I型斷裂破壞性狀的主要試驗方法是三點(diǎn)彎曲斷裂試驗和緊湊拉伸試驗，以及對這兩種方法的改進(jìn)試驗方法；研究土體II型斷裂破壞性狀的試驗方法主要是非對稱四點(diǎn)彎曲試驗；尚未見有關(guān)研究土體III型斷裂破壞性狀試驗方法的報道。
[0006]由于土體的自身特性，在應(yīng)用于實(shí)際的土工結(jié)構(gòu)物中，土體斷裂往往不是由單一的拉、壓應(yīng)力或純剪切應(yīng)力引起,而是在復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下由壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力的共同作用引起的壓剪復(fù)合型斷裂破壞；或由拉應(yīng)力與剪切應(yīng)力的共同作用引起的拉剪復(fù)合型斷裂破壞。本發(fā)明僅涉及壓剪復(fù)合型斷裂破壞的研究。
[0007]對于土體在壓剪狀態(tài)下的應(yīng)力變化及開裂狀態(tài)的試驗研究方法，其原理在于施加于土體試樣的壓剪應(yīng)力，可分解為垂直于重力方向的剪應(yīng)力與平行于重力方向的壓應(yīng)力(見圖1)，利用所得到的壓剪應(yīng)力與土樣應(yīng)變及臨界應(yīng)力的關(guān)系結(jié)合一定規(guī)律，便可以研究土體在不同壓剪應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂破壞問題。根據(jù)以上原理，在試驗操作中可以利用剪應(yīng)力與壓應(yīng)力對試樣的不同作用位置與數(shù)值組合形成對試樣有著不同的作用方向的合力，即壓剪合力。
[0008]然而，為得到任意作用角度范圍內(nèi)應(yīng)力與試樣應(yīng)力變化及開裂狀態(tài)的關(guān)系，以上方法在操作過程中必然需要進(jìn)行數(shù)量龐大的試驗，通過對壓應(yīng)力與剪應(yīng)力進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整配合，得到所需數(shù)值與作用角度的壓剪合力。同時，即使如此，實(shí)際操作中仍難以得到具有較好連續(xù)分布特性的壓剪合力與土樣應(yīng)變及臨界應(yīng)力關(guān)系。
[0009]鑒于通過同時分別施加壓應(yīng)力與剪應(yīng)力以間接得到壓剪合力的試驗方法存在的不足，設(shè)計新的土體壓剪斷裂試驗方法和裝置來直接得到作用于土樣的壓剪應(yīng)力有著十分積極的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明創(chuàng)造的目的之一是提供了一種土體壓剪斷裂破壞的試驗方法。
[0011]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明創(chuàng)造目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法，包括以下步驟:
[0012]I)制備被測試樣，所述被測試樣為立方體土塊，包括頂面、底面和四個側(cè)面；所述立方體土塊的頂面和底面與水平面垂直；
[0013]2)在被測試樣的其中一個側(cè)面開一條縫隙，即所述被測試樣單側(cè)開縫；
[0014]3)在所述被測試樣的上、下方放置第一加載板和第二加載板；所述第一加載板和第二加載板為L型板，或所述第一加載板和第二加載板的內(nèi)側(cè)具有L型缺口；即使得所述被測試樣的兩個相鄰的側(cè)面與第一加載板的內(nèi)側(cè)接觸，而未與所述第一加載板接觸的兩個側(cè)面與第二加載板的內(nèi)側(cè)接觸；
[0015]4)對第一加載板和第二加載板同時施加指向被測試樣方向、且垂直于水平面的作用力。作為優(yōu)選，加載的方向與重力方向垂直。
[0016]本發(fā)明創(chuàng)造的另一個目的是提供了一種土體壓剪斷裂破壞的試驗裝置。
[0017]為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，包括形狀相同的第一加載板和第二加載板，所述第一加載板和第二加載板分別位于被測試樣兩側(cè)。所述被測試樣是一個具有頂面、底面、第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面的立方體土塊，所述頂面和底面與水平面垂直。
[0018]所述第一加載板面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，即α面和β面。試驗時，所述α面與被測試樣的第三側(cè)面接觸，所述β面與被測試樣的第二側(cè)面接觸。
[0019]所述第二加載板面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，S卩Y面和δ面。試驗時，所述Y面與被測試樣的第一側(cè)面接觸，所述δ面與被測試樣的第四側(cè)面接觸。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的，施加于土體試樣的作用力，可分解為剪力與壓力，可以真實(shí)地模擬存在裂縫的土體在壓剪應(yīng)力復(fù)合作用下斷裂破壞的過程。進(jìn)一步通過改變所述作用力的方向、大小，同時作相應(yīng)的記錄，就可以輕松得到任意作用角度范圍內(nèi)應(yīng)力與試樣應(yīng)力變化及開裂狀態(tài)的關(guān)系。本發(fā)明所公開的方法及其裝置的操作過程簡單、準(zhǔn)確，避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要進(jìn)行數(shù)量龐大的試驗，并通過對壓力與剪力進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整配合，才能得到所需結(jié)果(模擬過程或數(shù)值分析)的弊病，進(jìn)一步還能夠得到具有較好連續(xù)分布特性的壓剪合力與土樣應(yīng)變及臨界應(yīng)力關(guān)系。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明創(chuàng)造的裝置可以通過附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明。
[0022]圖1 土體壓剪斷裂破壞原理；
[0023]圖2 土體壓剪斷裂破壞試驗方法；[0024]圖3 土體剪切斷裂破壞試驗系統(tǒng)立體圖；
[0025]圖4為圖3中試驗系統(tǒng)的另一個視角的立體圖；
[0026]圖5 土體剪切斷裂破壞試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拆分示意圖；
[0027]圖6 土體剪切斷裂破壞試驗0°加載示意圖；
[0028]圖7 土體剪切斷裂破壞試驗30°加載示意圖；
[0029]圖8 土體剪切斷裂破壞試驗60°加載示意圖。
[0030]圖中:1 一第一加載銷，2 —第一釬桿，3-裂縫，4 一第一加載板通孔，5 —第一加載板，6 —被測試樣,7 —荷重傳感器,8 —位移傳感器,9 一第二加載板,10 —第二加載銷，11 一第二加載板通孔，12 —第二釬桿。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明創(chuàng)造上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法，包括以下步驟:
[0034]I)制備被測試樣，所述被測試樣為立方體土塊，包括頂面、底面和四個側(cè)面；放置時，使得所述立方體土塊的頂面與水平面垂直，所述立方體土塊的底面亦和水平面垂直；試驗中，可以任意旋轉(zhuǎn)立方體土塊，但需要保持塊所述頂面和底面與水平面垂直的狀態(tài)。
[0035]2)在被測試樣的其中一個側(cè)面開一條縫隙，即所述被測試樣單側(cè)開縫。開縫的方法可以采用本領(lǐng)域制備土樣常用的方法，如用刀刃切入等。
[0036]3)在所述被測試樣的兩側(cè)放置第一加載板和第二加載板。
[0037]本實(shí)施例有兩種方案，其一是:所述第一加載板和第二加載板為L型板，(或)其二是:所述第一加載板和第二加載板的內(nèi)側(cè)具有L型缺口。但無論采用那一種方案，即使得所述被測試樣的兩個相鄰的側(cè)面與第一加載板的內(nèi)側(cè)接觸，而未與所述第一加載板接觸的兩個側(cè)面與第二加載板的內(nèi)側(cè)接觸。
[0038]4)對第一加載板和第二加載板同時施加指向被測試樣方向的作用力。
[0039]參見圖1或圖2，圖中所示的a部分即為預(yù)先按照試驗要求制得的立方體土塊的后視圖。圖中b所示即為開在立方體土塊一側(cè)的縫隙。該縫隙的存在，模擬了實(shí)際巖土中既有的裂縫。同樣參見圖1，A、B為加載點(diǎn)；C、D為支撐點(diǎn)；T為施加于試樣的剪切荷載；Ν為施加于試樣的壓荷載。該過程模擬了既有縫隙的巖土體在剪切荷載和壓荷載共同作用下發(fā)生的變化。實(shí)施例中，需要記錄各個載荷的大小，以及加載板的位移。
[0040]進(jìn)一步地，步驟2)中，所述縫隙(即b部分)開于被測試樣的第一側(cè)面，該縫隙垂直于所述第一側(cè)面、頂面和底面，所述縫隙將被測試樣的第一側(cè)面分為面積相等的兩部分。如圖2中所述，所述縫隙即為模擬現(xiàn)實(shí)中土體中的裂縫，該裂縫貫穿被測土樣的頂面和底面。
[0041]作為優(yōu)選，本實(shí)施例的步驟3)中，第一加載板和第二加載板的內(nèi)側(cè)缺口的截面為L型，所述L型中，長邊的長度等于被測試樣的棱長，短邊的長度等于被測試樣的棱長的一半。即試樣的第三側(cè)面與第一加載板完全接觸，而試樣的第二側(cè)面(與第三側(cè)面相鄰)只有一半的面積與第一加載板接觸；同樣試樣的第四側(cè)面與第一加載板完全接觸，而試樣的第一側(cè)面(與第四側(cè)面相鄰)只有一半的面積與第一加載板接觸。
[0042]實(shí)施例的步驟4)中，對第一加載板和第二加載板同時施加的作用力分別為F1和F2 ;所述F1和F2大小相等、方向相反，且在同一條直線上。
[0043]作為優(yōu)選，調(diào)整被測試樣、第一加載板和第二加載板的位置，使得F1的方向與重力方向相同。
[0044]實(shí)施例2:
[0045]本實(shí)施例提供一種裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)施例1所述的方法。
[0046]土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，包括形狀相同的第一加載板5和第二加載板9，所述第一加載板5和第二加載板9分別位于被測試樣的上、下方。所述被測試樣是一個具有頂面、底面、第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面的立方體土塊，所述頂面和底面與水平面垂直。本實(shí)施例中，所述第一加載板5的上端可以連接在力學(xué)加載裝置上，所述第二加載板9的下端同樣可以連接在力學(xué)加載裝置上。
[0047]參見圖3，圖中被測試樣被標(biāo)記為編號6，被測試樣6的第三側(cè)面的兩側(cè)分別與第二側(cè)面和第一側(cè)面相鄰，被測試樣的第四側(cè)面與第三側(cè)面相對。在被測試樣6的第一側(cè)面開有一條貫穿所述頂面和底面的裂縫3。所述裂縫3與頂面、底面、第一側(cè)面均垂直，與第三側(cè)面和第四側(cè)面平行。
[0048]所述第一加載板5和第二加載板9均是具有一定厚度的剛性板。作為優(yōu)選，所述第一加載板5和第二加載板9在水平方向上的厚度大于或等于被測試樣的棱長。
[0049]所述第一加載板5面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，S卩α面和β面，其形成的方式是在第一加載板5面向被測試樣的一側(cè)切割出一個直角缺口。由于第一加載板5的一個面被切去一角，因此多出的兩個相互垂直的面就是α面和β面。所述α面和β面均可以隨第一加載板5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，使其具有一定傾斜角度。試驗時，所述α面與被測試樣的第三側(cè)面接觸，所述β面與被測試樣的第二側(cè)面接觸。由于所述第二加載板9位于被測試樣的下方，因此，所述被測試樣擱置在第二加載板9上，即所述第二加載板9承載被測試樣的重量。
[0050]所述第二加載板9面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，S卩Y面和δ面，其形成的方式是在第二加載板9面向被測試樣的一側(cè)切割出一個直角缺口。由于第二加載板9的一個面被切出一角，因此多出的兩個相互垂直的面就是Y面和δ面。所述Υ面和δ面均可以隨第一加載板5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，使其具有一定傾斜角度。試驗時，所述Y面與被測試樣的第一側(cè)面接觸，所述S面與被測試樣的第四側(cè)面接觸。
[0051]實(shí)施例中，所述第一加載板5的上端與加載裝置連接,第二加載板9的下端同樣與加載裝置連接。被測試樣的第四側(cè)面擱置在S面上。
[0052]本實(shí)施例中，所述被測試樣的第一側(cè)面開有一條垂直于被測試樣頂面和底面的縫隙，所述縫隙將被測試樣的第一側(cè)面分為面積相等的兩部分。所述α面和δ面在平行于試樣頂面(或者說是底面)方向上的寬度等于被測試樣的棱長，所述β面和Y面在平行于被測試樣頂面(或者說是底面)方向上的寬度等于被測試樣的棱長的一半。這樣就使得被測試樣的第三側(cè)面完全與α面接觸，被測試樣的第二側(cè)面的上半部分與β面接觸。同樣，被測試樣的第四側(cè)面完全與δ面接觸，被測試樣的第一側(cè)面的下半部與Y面接觸，優(yōu)選地，Y面的上緣與所述裂縫3重合。[0053]試驗時,通過向第一加載板5和第二加載板9向被測試樣施加作用力。由于第一加載板5和第二加載板9與被測試樣均為L型接觸，使得最終作用在被測試樣的力分解為四個方向的力，即模擬了土體同時受壓、剪作用的現(xiàn)象。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)被測試樣、第一加載板5和第二加載板9，使得所述作用力的方向與重力在同一直線上。
[0054]進(jìn)一步，還包括第一加載銷I和第二加載銷10 (分別屬于第一加載板5上方和第二加載板9下方的力學(xué)加載系統(tǒng))。所述第一加載板5的上表面開有若干第一加載板通孔4，所述第一加載板通孔4的軸線平行于α面和β面的交線。所述第二加載板9的上表面開有若干第二加載板通孔11，所述第二加載板通孔11的軸線平行于Y面和S面的交線。所述第一加載銷I的前端具有第一釬桿2。所述第二加載銷10的前端具有第二釬桿12。試驗時，所述第一釬桿2插入第一加載板5上表面的第一加載板通孔4中，所述第二釬桿12插入第二加載板9上表面的第二加載板通孔11中。通過作用于第一加載銷I和第二加載銷10的力，向被測試樣施加作用力。
[0055]實(shí)施例中，還包括測量第一加載板5和第二加載板9位移的位移傳感器8，以及測量施加在第一加載板5和第二加載板9上作用力大小的荷重傳感器7。在模擬土體受力作用的同時，精確記錄試驗數(shù)據(jù)。
[0056]實(shí)施例3:
[0057]本實(shí)施例提供一種裝置，形狀結(jié)構(gòu)完全同圖3、4和5所示，能夠較優(yōu)地實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1所述的方法。
[0058]土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，包括形狀相同的第一加載板5和第二加載板9，所述第一加載板5位于被測試樣上方，第二加載板9位于被測試樣下方。所述被測試樣是一個具有頂面、底面、第二側(cè)面、第一側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面的立方體土塊(同實(shí)施例2所制備的試樣)。
[0059]所述第一加載板5和第二加載板9均是具有一定厚度的剛性板。作為優(yōu)選，所述第一加載板5和第二加載板9在水平方向上的厚度大于或等于被測試樣的棱長。本實(shí)施例中，所示第一加載板5和第二加載板9的上端側(cè)均是90°的圓弧(從主視圖上看)、下端是L型缺口(同樣從主視圖上看)。即所述第一加載板5面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，g卩α面和β面，其形成的方式是在第一加載板5面向被測試樣的一側(cè)切割出一個直角缺口。由于第一加載板5的一個面被切出一角，因此多出的兩個相互垂直的面就是α面和β面。所述α面和β面均可以隨第一加載板5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，使其具有一定傾斜角度。試驗時，所述α面與被測試樣的第三側(cè)面接觸，所述β面與被測試樣的第二側(cè)面接觸。
[0060]所述第二加載板9面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，S卩Y面和δ面，其形成的方式是在第二加載板9面向被測試樣的一側(cè)切割出一個直角缺口。由于第二加載板9的一個面被切出一角，因此多出的兩個相互垂直的面就是Y面和δ面。所述Υ面和δ面均可以隨第一加載板5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，使其具有一定傾斜角度。試驗時，所述Y面與被測試樣的第一側(cè)面接觸，所述S面與被測試樣的第四側(cè)面接觸。
[0061]本實(shí)施例中，所述被測試樣的第一側(cè)面開有一條垂直于被測試樣頂面和底面的縫隙，所述縫隙將被測試樣的第一側(cè)面分為面積相等的上、下兩部分。所述α面和δ面在平行于被測試樣頂面(底面)方向上的寬度等于被測試樣的棱長，所述β面和Y面在平行于被測試樣頂面(底面)方向上的寬度等于被測試樣的棱長的一半。這樣就使得被測試樣的第三側(cè)面完全與α面接觸，被測試樣的第二側(cè)面的一半與β面接觸。同樣，被測試樣的第四側(cè)面完全與δ面接觸，被測試樣的第一側(cè)面的一半與Y面接觸，S卩Y面的邊界與所述裂縫3重合。
[0062]本實(shí)施例中，所不第一加載板5的上表面具有兩排第一加載板通孔4,所述第一加載板通孔4的軸線平行于α面和β面的交線。每一排的若干個第一加載板通孔4分布在同一圓周上，所述圓周與第一加載板5的外側(cè)圓弧同心。所述第二加載板9的上表面同樣具有兩排第二加載板通孔11，所述第二加載板通孔11的軸線平行于Y面和δ面的交線。每一排的若干個第二加載板通孔11分布在同一圓周上，所述圓周與第二加載板9的外側(cè)圓弧同心。
[0063]本實(shí)施例中，還包括棍狀的第一加載銷I和第二加載銷10。所述第一加載銷I的首端安裝有兩根棍狀的第一釬桿2，所述第一釬桿2與第一加載銷I相互垂直，使得安裝有第一釬桿2的第一加載銷I整體呈F型。
[0064]所述第二加載銷10的首端安裝有兩根棍狀的第二釬桿12，所述第二釬桿12與第二加載銷10相互垂直，使得安裝有第二釬桿12的第二加載銷10整體呈F型。
[0065]上述第一釬桿2的直徑均小于或等于第一加載板通孔4的孔徑；第二釬桿12的直徑均小于或等于第二加載板通孔11的孔徑。試驗時，由于第一加載板通孔4和第二加載板通孔11均具有若干個，所述兩根第一釬桿2可以插入第一加載板5上表面的任意兩個第一加載板通孔4中。所述兩根第二釬桿12可以插入第二加載板9上表面的任意兩個第二加載板通孔11中。通過向第一加載銷I和第二加載銷10的尾端施加作用力，就可以使得該作用力傳遞到第一加載板5和第二加載板9上，進(jìn)而可以控制施加在被測試樣上作用力的方向。
[0066]作為優(yōu)選，需要旋轉(zhuǎn)被測試樣、第一加載板5和第二加載板9,使得向第一加載銷I和第二加載銷10的尾端施加作用力與重力在同一直線上。實(shí)施例中，可以先確定第一加載銷I與裂縫3的夾角,然后調(diào)整被測試樣、第一加載板5和第二加載板9,再將第一加載銷I與第一加載板5上的第一加載板通孔4連接，這樣就保證了第一加載銷I是垂直于水平面的，施加在第一加載銷I尾端的作用力與重力方向一致。同理，第二加載銷10的安裝方法與第一加載銷I類似，只是其上面的第二釬桿12插入第二加載板9上表面的任意兩個第二加載板通孔11中。即如圖6中，所述第一加載銷I與裂縫3的夾角為0° ;圖7中，所述第一加載銷I與裂縫3的夾角為30° ;圖8中，所述第一加載銷I與裂縫3的夾角為60°。這三幅圖中，第一加載銷I和第二加載銷10均與水平面保持垂直。
[0067]通過上述方式對第一加載板5和第二加載板9施加不同方向的作用力。由于第一加載板5和第二加載板9與被測試樣均為L型接觸，使得最終作用在被測試樣的力分解為四個可選擇方向的力，且避免了重力的干擾，即模擬了土體同時受某個方向的壓、剪作用的現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)制備被測試樣，所述被測試樣為立方體土塊，包括頂面、底面和四個側(cè)面；所述立方體土塊的頂面和底面與水平面垂直； 2)在被測試樣的其中一個側(cè)面開一條縫隙，即所述被測試樣單側(cè)開縫； 3)在所述被測試樣的上、下方放置第一加載板和第二加載板；所述第一加載板和第二加載板為L型板，或所述第一加載板和第二加載板的內(nèi)側(cè)具有L型缺口；即使得所述被測試樣的兩個相鄰的側(cè)面與第一加載板的內(nèi)側(cè)接觸，而未與所述第一加載板接觸的兩個側(cè)面與第二加載板的內(nèi)側(cè)接觸； 4)對第一加載板和第二加載板同時施加指向被測試樣方向、且垂直于水平面的作用力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法，其特征在于:所述被測試樣的四個側(cè)面分別為:第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面；步驟2)中，所述縫隙開于被測試樣的第一側(cè)面，該縫隙垂直于所述第一側(cè)面、頂面和底面，所述縫隙將被測試樣的第一側(cè)面分為面積相等的兩部分；步驟3)中，第一加載板和第二加載板的內(nèi)側(cè)缺口的截面為L型，所述L型中，長邊的長度等于被測試樣的棱長，短邊的長度等于被測試樣的棱長的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗方法，其特征在于:步驟4)中，對第一加載板和第二加載板同時施加的作用力分別為F1和F2 ;所述F1和F2大小相等、方向相反，且在同一條直線上。
4.土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，其特征在于:包括形狀相同的第一加載板(5)和第二加載板(9),所述第一加載板(5)和第二加載板(9)分別位于被測試樣的上、下方；所述被測試樣是一個具有頂面、底面`、第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面的立方體土塊；所述頂面和底面與水平面垂直； 所述第一加載板(5)面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，即α面和β面；試驗時，所述α面與被測試樣的第三側(cè)面接觸，所述β面與被測試樣的第二側(cè)面接觸； 所述第二加載板(9)面向被測試樣的一側(cè)具有兩個相互垂直的面，即Y面和δ面；試驗時，所述Y面與被測試樣的第一側(cè)面接觸，所述δ面與被測試樣的第四側(cè)面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，其特征在于:所述被測試樣的第一側(cè)面開有一條垂直于被測試樣頂面和底面的縫隙，所述縫隙將被測試樣的第一側(cè)面分為面積相等的兩部分；所述α面和δ面在平行于被測試樣頂面或底面方向上的寬度等于被測試樣的棱長，所述β面和Y面在平行于被測試樣頂面或底面方向上的寬度等于被測試樣的棱長的一半。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，其特征在于:還包括第一加載銷(I)和第二加載銷(10) 所述第一加載板(5)的上表面開有若干第一加載板通孔(4)，所述第一加載板通孔(4)的軸線平行于α面和β面的交線；所述第二加載板(9)的上表面開有若干第二加載板通孔(11)，所述第二加載板通孔(11)的軸線平行于β面和Y面的交線； 所述第一加載銷(I)的前端具有第一釬桿(2);所述第二加載銷(10)的的前端具有第二釬桿(12)；試驗時，所述第一釬桿(2)插入第一加載板(5)上表面的第一加載板通孔(4)中，所述第二釬桿(12 )插入第二加載板(9 )上表面的第二加載板通孔(11)中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的土體壓剪復(fù)合斷裂破壞試驗裝置，其特征在于:還包括測量第一加載板(5)和第二加載板(9)位移的位移傳感器(8),以及測量施加在第一加載板(5)和第二加載板(9)上作用力大小的荷重傳感器(7)。
【文檔編號】G01N3/24GK103487324SQ201310430894
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】張慧萍, 王俊杰, 溫雨眠, 劉明維 申請人:重慶交通大學(xué)