1.一种利用三轴压缩试验机加载的直剪试验装置,其特征在于:包括剪切环(1)、剪切台(3)、限位环(4)和热缩管(5);
所述剪切环(1)上表面平整,其中央具有中心孔(10);中心孔(10)为一盲孔;剪切环(1)的下表面与试验机压头I(6)接触;
所述剪切台(3)位于剪切环(1)上方;所述剪切台(3)为变径圆柱体,从上到下依次为:剪切台上圆柱(9)、剪切台本体圆柱(30)和剪切台下圆柱(8);
所述限位环(4)为上下两端均敞口的中空圆柱体;所述剪切台本体圆柱(30)位于限位环(4)中;剪切台本体圆柱(30)的侧壁与限位环(4)内壁接触;
试验时,试样(2)为被制成圆形板状;所述试样(2)放置在所述剪切环(1)的上表面;所述试样(2)位于剪切台(3)和剪切环(1)之间;所述剪切台上圆柱(9)上端与试验机压头II(60)接触;所述限位环(4)和剪切台下圆柱(8)的下端与试样(2)上表面接触;
所述热缩管(5)下端敞口,上端具有通孔;所述热缩管(5)包裹试样(2)和限位环(4),以及剪切台本体圆柱(30)上表面的一部分,以及剪切环(1)侧壁的一部分。
2.根据权利要求1所述的一种利用三轴压缩试验机加载的直剪试验装置,其特征在于:所述剪切环(1)外径、试样(2)直径和限位环(4)外径相同;所述剪切台上圆柱(9)直径为试样(2)直径的1/5;所述中心孔(10)内径比剪切台上圆柱(9)直径d大1-3mm;剪切台上圆柱(9)和剪切台下圆柱(8)的直径相同。
3.根据权利要求1所述的一种利用三轴压缩试验机加载的直剪试验装置,其特征在于:直剪试验在普通三轴试验机上进行,采用三轴压缩试验方法进行直接剪切试验;所述试验机压头I(6)、试验机压头II(60)为试验机竖向加载系统的一部分。
4.根据权利要求1所述的一种利用三轴压缩试验机加载的直剪试验装置,其特征在于:直剪试验装置置于液体环境下,剪切面法向力由三轴试验系统围压加载系统提供,剪切力由试验机竖向加载系统提供,试样剪切面为圆形曲面。
5.一种采用了1~4任意一项权利要求所述直剪切试验装置的室内直剪试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)加工制作试样(2),高度为h,直径为D,试样(2)直径与剪切环(1)、限位环(4)外径相同;
2)试样加工完成后,组装剪切环(1)、试样(2)、剪切台(3)和限位环(4),将热缩管(5)套在组装体外,采用热风机加热热缩管使其紧紧贴附于直剪切试验装置表面;
3)将整个直剪切试验装置放置于三轴试验机平台上,施加围压至设定值σ,试样水平方向处于静水压力状态;
4)围压达到设定值后,施加竖向压力F,直到试样破坏;试验过程中竖向荷载和剪切位移由三轴试验系统自动采集;
5)计算抗剪强度:
试样剪切面面积A=πdh,剪切面法向应力为σ,剪切面剪应力τ=F/A;竖向峰值荷载若为P,则在法向应力σ作用下试样的抗剪强度τf=P/A。