(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210389985.6 (22)申请日 2022.04.14 (71)申请人 中国电建集团西北勘测设计 研究院 有限公司 地址 710065 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路18号 (72)发明人 尉军耀　周恒　陆希　狄圣杰　 黄鹏　邢瑞蛟　张莹　 (74)专利代理 机构 西安迪业欣知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61278 专利代理师 校丽丽 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/24(2006.01) (54)发明名称 岩土体分级卸载的直剪峰值与残余强度试 验装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种岩土体分级卸载的直剪 峰值与残 余强度试验装置及方法， 属于土木工程 技术领域， 能够解决传统直剪试验中未考虑岩土 体开挖卸荷的影 响， 而导致的抗剪强度指标和试 验成果与真实情况差异较大的问题。 所述装置包 括： 剪切盒， 由底层盒体和叠层设置在底层盒体 上的多个上层盒体构成， 相邻两个上层盒体或底 层盒体与相邻的上层盒体之间通过紧固件可拆 卸连接； 水平加载模块， 用于向上层盒体施加水 平方向的作用力； 垂直加卸载模块， 设置在剪切 盒的顶端开口处， 用于向待测土试样施加竖直方 向的作用力； 第一固定模块， 连接在与水平加载 模块相对侧的底层盒体的外侧壁上， 用于固定并 支撑剪切盒。 本发明用于 土试样的剪切试验。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114739785 A 2022.07.12 CN 114739785 A 1.一种岩土体分级卸载的直剪峰值与残余强度试验 装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 剪切盒， 由底层盒体和叠层设置在所述底层盒体上的多个上层盒体构成， 相邻的两个 上层盒体或底层盒体与相 邻的上层盒体之 间通过紧固件可拆卸连接； 所述剪切盒顶端 具有 开口、 且其内具有用于容置待测土试样的柱状空腔； 水平加载模块， 连接在任一个上层盒体的外侧壁上， 用于向所述上层盒体施加水平方 向的作用力； 垂直加卸载模块， 设置在所述剪切盒的顶端开口处， 用于向所述待测土试样施加竖直 方向的作用力； 第一固定模块， 连接在与所述水平加载模块相对侧的底层盒体的外侧壁上， 用于固定 并支撑所述剪切盒。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特 征在于， 所述装置还 包括： 第二固定模块， 连接在与所述第一固定模块相对侧的底层盒体的外侧壁上， 用于固定 并支撑所述剪切盒。 3.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述底层盒体为有底无盖的盒体结构； 所 述上层盒体为无盖无底且与所述底层盒体尺寸 适配的盒体结构。 4.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述垂直加卸载模块包括施力单元、 加压 活塞和传力钢珠； 所述加压活塞设置在所述剪切盒的顶端开口处， 所述传力钢珠设置在所述加压活塞远 离所述待测土试样一侧的表面中心处； 所述施力单元通过所述传力钢珠向所述加压活塞施 加竖直方向的作用力。 5.根据权利要求1所述的装置， 其特 征在于， 所述装置还 包括： 透水模块， 设置在所述剪切盒的内侧， 用于吸附所述待测土试样受挤压后排出的水分。 6.根据权利要求1所述的装置， 其特 征在于， 所述紧 固件为活动螺 栓。 7.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述第一固定模块和/或所述第二固定模 块为量力钢环； 所述量力钢环的一端与所述底层盒体的外侧 壁连接， 另一端与固定平台连 接。 8.一种应用权利要求1至7中任一项所述的岩土体分级卸载的直剪峰值与残余强度试 验装置的试验方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1、 切取原状待测土试样， 并将其置 于剪切盒内； S2、 拆卸掉所述剪切盒顶部两层盒体之间的紧固件， 以使所述两层盒体之间无连接； 其 余层盒体之间通过紧 固件连接； S3、 还原所述待测土试样至真实应力状态后， 控制所述垂直加卸载模块向所述待测土 试样加载分级卸荷状态下的不同垂 直压力， 并控制所述水平加载模块向所述两层盒体中的 上一层盒体施加剪切力， 以使试验以预设剪切速率进行剪切， 直至 剪破； S4、 拆卸掉所述剪切盒下一相邻的两层盒体之间的紧固件， 并将其余层盒体之间通过 紧固件连接； S5、 重复执行步骤S3至S4， 直到所述剪切 盒中底层盒体与相邻的上层盒体之间的待测 土试样的剪切试验完成为止 。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特 征在于， 在所述S1之后， 所述方法还 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114739785 A 2S6、 控制垂直加卸载模块向所述待测土试样加载垂直压力， 使所述待测土试样在原始 赋存应力状态下进行排水固结； 在所述S5之后， 所述方法还 包括： S7、 根据不同垂直压力及其对应的剪切力， 利用库伦强度理论获取不同卸荷状态下的 待测土试样的抗剪强度指标。 10.根据权利要求8或9所述的方法， 其特 征在于， 在所述S3之后， 所述方法还 包括： S8、 控制所述水平加载模块向所述两层盒体中的上一层盒体施加反向剪切力， 以使试 验以预设剪切速率进行剪切， 直至 剪破， 测得 所述待测土试样的残余强度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114739785 A 3