本發(fā)明涉及土體強(qiáng)度參數(shù)測量，尤其涉及一種土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、土體強(qiáng)度參數(shù)的獲取方式較多，包括大型原位剪切試驗、室內(nèi)剪切實驗等，其中，原位剪切試驗以十字板剪切試驗為主，而十字板剪切試驗是將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動十字板頭，并通過一定的測量系統(tǒng)，測得其轉(zhuǎn)動時所需的力矩，直至土體破壞，從而計算出土體的抗剪強(qiáng)度。

2、但是，相關(guān)技術(shù)中在采用十字板剪切試驗獲取參數(shù)時，十字板的圓柱側(cè)面和頂面的破壞并不是同時的，故獲得的強(qiáng)度不是真正的峰值，不能真實地反映出土體的抗剪強(qiáng)度，同時，十字板剪切試驗的剪切面有上剪切面、側(cè)剪切面和下剪切面三個，因此在對分層土體的參數(shù)獲取中存在較大誤差，另外，該試驗在工程項目建設(shè)期和運(yùn)營期，受場地限制開展困難，局限性強(qiáng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為此，本發(fā)明一方面的實施例提出一種土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，該土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)能夠?qū)y試點的土體開展原位測試，確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，干擾因素少，操作便捷。

3、本發(fā)明另一方面的實施例提出一種土體原位剪切參數(shù)測試方法。

4、根據(jù)本發(fā)明實施例的一種土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，包括被測鉆孔和測試裝置，所述被測鉆孔設(shè)于測試點的土體中；所述測試裝置的至少部分沿所述被測鉆孔的延伸方向可滑動地配合于所述被測鉆孔，所述測試裝置包括支撐桿、施壓件和測試板，所述支撐桿上安裝所述施壓件并設(shè)有位移傳感器和壓力傳感器，所述測試板與所述施壓件的自由端相連并具有與所述被測鉆孔的孔壁間隔開的空閑位和與所述被測鉆孔的孔壁相壓抵的測試位，所述施壓件能夠推拉所述測試板相對所述支撐桿伸縮，以便所述測試板在所述測試位和所述空閑位間切換，且所述施壓件適于在所述測試位由所述測試板對所述被測鉆孔的孔壁施加壓力，以形成對土體的破壞壓力；所述位移傳感器用于檢測所述測試板相對所述支撐桿的位移量，所述壓力傳感器用于檢測所述施壓件作用在所述測試板上的壓力。

5、根據(jù)本發(fā)明實施例的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，通過在測試點的土體中開設(shè)鉆孔，使得測試裝置能夠直接下放于鉆孔內(nèi)對土體進(jìn)行原位測試，測試過程中，施壓件可推動測試板壓抵被測鉆孔的孔壁，直至孔壁發(fā)生剪切破壞，同時由位移傳感器實時檢測測試板相對支撐桿的位移量、以及壓力傳感器實時檢測施壓件作用在測試板上的壓力值，以便于根據(jù)位移量和壓力值獲得被測鉆孔的土體強(qiáng)度參數(shù)，并在完成對被測鉆孔于設(shè)定深度處的土體測試后，由施壓件牽拉測試板回縮，調(diào)整測試裝置于被測鉆孔內(nèi)的下放深度，獲取被測鉆孔在不同孔深位置處的土體強(qiáng)度參數(shù)，故相較于相關(guān)技術(shù)，本發(fā)明無需取樣，選取測試點直觀，不受場地限制，能夠直接對測試點的土體開展原位測試，可確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，干擾因素少，且操作便捷。

6、在一些實施例中，所述測試板有一個。

7、在一些實施例中，所述測試板有多個，多個所述測試板包括沿所述被測鉆孔的延伸方向間隔排布的至少一排測試板，每排所述測試板包括至少兩個沿所述被測鉆孔的周向間隔排布的所述測試板。

8、在一些實施例中，所述測試板有多個，所述施壓件有多個，所述施壓件與所述測試板一一對應(yīng)，或者，每排所述測試板對應(yīng)一個所述施壓件。

9、在一些實施例中，所述施壓件為氣動千斤頂、油壓千斤頂和液壓千斤頂中的一種。

10、在一些實施例中，在垂直所述測試板的伸縮方向的投影面上，所述測試板的橫截面積不小于所述施壓件的自由端的橫截面積。

11、在一些實施例中，所述測試板為鋁片和不銹鋼片中的一種。

12、在一些實施例中，所述測試板具有沿其厚度方向相對的第一面和第二面，所述測試板的第二面相對于第一面更鄰近所述被測鉆孔的孔壁，所述測試板的第一面與所述施壓件的自由端相連，所述測試板的第二面的至少部分在所述測試位適于與所述被測鉆孔的孔壁相接觸。

13、在一些實施例中，所述土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)還包括顯示器，所述顯示器與所述位移傳感器和所述壓力傳感器均電連接，所述顯示器用于顯示并記錄所述位移傳感器和所述壓力傳感器的檢測數(shù)據(jù)。

14、在一些實施例中，所述支撐桿為中空結(jié)構(gòu)；所述土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)還包括線纜和動力輸送線，所述位移傳感器和所述壓力傳感器均通過所述線纜與所述顯示器電連接，所述施壓件通過所述動力輸送線與外部動力源相連，所述線纜和所述動力輸送線均位于所述支撐桿的中空腔內(nèi)。

15、根據(jù)本發(fā)明實施例的一種土體原位剪切參數(shù)測試方法，基于上述任一實施例所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，包括以下步驟：

16、準(zhǔn)備，于測試點的土體中鉆孔，得到被測鉆孔，且將測試裝置下放至所述被測鉆孔第一設(shè)定深度處；

17、定位，所述測試裝置的施壓件推動測試板朝所述被測鉆孔的孔壁方向移動，使所述測試板壓抵在所述被測鉆孔的孔壁上；

18、測試，所述施壓件推動所述測試板繼續(xù)朝所述被測鉆孔的孔壁方向移動，根據(jù)所述測試裝置的位移傳感器和壓力傳感器反饋的檢測信息，獲得所述測試板的位移量和壓力值，直至所述被測鉆孔的孔壁發(fā)生剪切破壞；

19、計算，計算所述被測鉆孔的土體強(qiáng)度參數(shù)，獲得土體強(qiáng)度參數(shù)和位移量間的關(guān)系圖。

20、根據(jù)本發(fā)明實施例的土體原位剪切參數(shù)測試方法的技術(shù)優(yōu)勢與上述土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢相同，此處不再贅述。

21、在一些實施例中，在所述計算的步驟之后，所述方法還包括：

22、復(fù)位，所述施壓件牽拉所述測試板由測試位切換至空閑位。

23、在一些實施例中，在所述復(fù)位的步驟之后，所述方法還包括：

24、移位，使所述測試裝置在所述被測鉆孔內(nèi)移動至第二設(shè)定深度；

25、重復(fù)所述定位、所述測試、所述計算、所述復(fù)位和所述移位作業(yè)，以獲取所述被測鉆孔在不同孔深位置處的土體強(qiáng)度參數(shù)。

26、在一些實施例中，所述的土體強(qiáng)度參數(shù)包括土體剪應(yīng)力，所述土體剪應(yīng)力通過以下公式計算：

27、

28、其中，σ是所述被測鉆孔的土體剪應(yīng)力，p是所述壓力傳感器測得的壓力值，a是所述測試板與所述被測鉆孔的孔壁間的接觸面積。

29、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試板有一個；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試板有多個，所述施壓件有多個，所述施壓件與所述測試板一一對應(yīng)，或者，每排所述測試板對應(yīng)一個所述施壓件；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，在垂直所述測試板的伸縮方向的投影面上，所述測試板的橫截面積不小于所述施壓件的自由端的橫截面積；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)還包括顯示器，所述顯示器與所述位移傳感器和所述壓力傳感器均電連接，所述顯示器用于顯示并記錄所述位移傳感器和所述壓力傳感器的檢測數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐桿為中空結(jié)構(gòu)；

7.一種土體原位剪切參數(shù)測試方法，基于如權(quán)利要求1-6中任一項所述的土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的土體原位剪切參數(shù)測試方法，其特征在于，在所述計算的步驟之后，所述方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的土體原位剪切參數(shù)測試方法，其特征在于，在所述復(fù)位的步驟之后，所述方法還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任意一項所述的土體原位剪切參數(shù)測試方法，其特征在于，所述的土體強(qiáng)度參數(shù)包括土體剪應(yīng)力，所述土體剪應(yīng)力通過以下公式計算：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種土體原位剪切參數(shù)測試系統(tǒng)和方法，涉及土體強(qiáng)度參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，包括被測鉆孔和測試裝置，測試裝置的至少部分沿被測鉆孔的延伸方向可滑動地配合于被測鉆孔，測試裝置包括支撐桿、施壓件和測試板，支撐桿上安裝施壓件并設(shè)有位移傳感器和壓力傳感器，測試板與施壓件的自由端相連并具有與被測鉆孔的孔壁間隔開的空閑位和與被測鉆孔的孔壁相壓抵的測試位，施壓件能夠推拉測試板相對支撐桿伸縮，且施壓件適于在測試位由測試板對被測鉆孔的孔壁施加壓力；位移傳感器用于檢測測試板相對支撐桿的位移量，壓力傳感器用于檢測施壓件作用在測試板上的壓力。本發(fā)明能夠?qū)y試點的土體開展原位測試，確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，操作便捷。

技術(shù)研發(fā)人員：劉翔宇,陳矛,孫迅,顧亞娟,褚宏佳,劉晶,冉珉瑞,葉長鋒,喬金海
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6