结构性各向异性软黏土原位强度测试装置及方法

摘要

本发明涉及一种结构性各向异性软黏土原位强度测试装置及方法。本发明的目的提供一种结构性各向异性软黏土原位强度测试装置及方法，精确测定和解析结构性各向异性软黏土土层水平向、竖直向及45°倾斜向抗剪强度值。本发明的技术方案是：包括矩形板头和三角形板头；矩形板头包括两片形的矩形板体Ⅰ，与板体Ⅰ连接的中空探杆杆轴Ⅰ，两板体Ⅰ的交叉线与杆轴Ⅰ轴线重合；三角形板头包括两片形的三角形板体Ⅱ，与板体Ⅱ连接的探杆杆轴Ⅱ，两板体Ⅱ的交叉线与杆轴Ⅱ的轴线重合；杆轴Ⅱ同轴安装于杆轴Ⅰ内，两板体Ⅰ分别与两板体Ⅱ对应拼接，对应的板体Ⅱ与板体Ⅰ位于同一平面内，板体Ⅱ与板体Ⅰ相接侧边长与板体Ⅰ宽度相等。

主权项

一种结构性各向异性软黏土原位强度测试方法，其特征在于：该方法采用的测试装置包括同轴布置且无法绕该轴线相对转动的矩形十字板头(1)和三角形十字板头(2)；所述矩形十字板头(1)包括两片垂直交叉形成十字形的矩形板体Ⅰ(1‑1)，以及与板体Ⅰ(1‑1)固定连接的中空探杆杆轴Ⅰ(1‑2)，两板体Ⅰ(1‑1)的交叉线与杆轴Ⅰ(1‑2)的轴线重合；所述三角形十字板头(2)包括两片垂直交叉成十字形的三角形板体Ⅱ(2‑1)，以及与板体Ⅱ(2‑1)固定连接的探杆杆轴Ⅱ(2‑2)，两板体Ⅱ(2‑1)的交叉线与杆轴Ⅱ(2‑2)的轴线重合；所述杆轴Ⅱ(2‑2)同轴可拆卸的安装于杆轴Ⅰ(1‑2)内形成一个整体，同时两板体Ⅰ(1‑1)分别与两块板体Ⅱ(2‑1)一一对应拼接，且相对应的板体Ⅱ(2‑1)与板体Ⅰ(1‑1)位于同一平面内，所述板体Ⅱ(2‑1)与板体Ⅰ(1‑1)相接侧的边长与板体Ⅰ(1‑1)宽度相等；所述板体Ⅰ(1‑1)的长度H为100mm、宽度D为50mm；所述板体Ⅱ(2‑1)为等腰直角三角形，其斜边的长度为50mm、直角边的长度a为本测试方法步骤如下：a、在待测场地中以1m为直径作一个圆，并沿圆弧选定三个测试点(3)，相邻两测试点(3)所夹圆弧对应的圆心角均为120°；b、采用测试装置在其中一个测试点(3)进行原位十字板剪切测试，并记录下土体破坏时的扭力矩M₁；c、将矩形十字板头(1)和三角形十字板头(2)分开，并分别采用矩形十字板头(1)和三角形十字板头(2)在余下两个测试点(3)进行原位十字板剪切测试，并分别记录下土体破坏时的扭力矩M₂和M₃，并且保证三次测试深度相同；d、分别利用${\tau }_{\mathrm{fv}}=\frac{2(M_1-M_3)}{\pi D^{2}H},{\tau }_{\mathrm{fh}}=\frac{6(M_2+M_3-M_1)}{\pi D^3}$和计算出竖直面抗剪强度、水平面抗剪强度和45°倾斜面抗剪强度，式中τ_fv为竖直面抗剪强度，τ_fh为水平面抗剪强度，τ_45°为45°倾斜面抗剪强度，D为板体Ⅰ(1‑1)的宽度，H为板体Ⅰ(1‑1)的长度，a为板体Ⅱ(2‑1)的直角边长度。