土壤样品剪切方法与流程

    技术2025-02-08  53


    本发明涉及土木工程,具体而言,涉及一种土壤样品剪切方法。


    背景技术:

    1、作为自然界重要的组成部分,土壤随处可见,而研究土壤的抗剪切性能,在工程应用中具有重大意义。其中土壤的抗剪切强度是指土体抵抗剪切破坏的极限强度,包括摩擦强度和黏聚强度,测量这一性能需要通过剪切试验。目前常见的剪切试验的方法,包括三轴剪切试验、直接剪切试验和无侧限压缩试验等多种方法,其中直接剪切试验发展最早也是最成熟的一种试验方法,常见的方式是将同一个土壤样品的多个试件分别放入剪切盒内,施加不同的垂直压力并剪切,通过这种方式完成多个试件在不同垂直压力下的剪切试验,得到多个试件被破坏时的剪应力,最后依据库伦定律得到该土壤样品的抗剪强度指标。但是这种方式不同施压状态的土壤试件在完成剪切试验后,土壤试件被损坏无法重复利用,需要将损坏的土壤试件从剪力盒中取出,换成新的土壤试件。由于自然界中的土壤均匀程度不同,采用多块土壤试件的试验数值易离散,而且土壤试件的制备不仅需要使用较多的土壤,使有限的土壤样品难以兼顾其它试验项目,且大量的时间及人力的耗费,导致试验效率较低、效果较差。由上可知,现有技术中存在土壤剪切试验的效率较低、效果较差的问题。


    技术实现思路

    1、本发明的主要目的在于提供一种土壤样品剪切方法,以解决现有技术中土壤剪切试验的效率较低、效果较差的问题。

    2、为了实现上述目的,本发明提供了一种土壤样品剪切方法,包括:步骤一:调整土壤样品在剪切盒的深度方向上的位置,使土壤样品的一部分对应容置在剪切盒的上半部分的空间、土壤样品的另一部分对应容置在剪切盒的下半部分的空间;步骤二:向放置在剪切盒内的土壤样品施加预设垂直压力;步骤三:沿垂直于剪切盒的深度方向的剪切方向,使剪切盒的上半部分和剪切盒的下半部分错位移动,并检测此时土壤样品的剪切力的数据信息;步骤四:使剪切盒的上半部分和剪切盒的下半部分反向移动复位;步骤五:重复步骤一至步骤四,直至采集n组剪切力的数据信息。

    3、进一步地,土壤样品剪切方法还包括在执行完一轮步骤一至步骤四后,在下一轮的步骤一中,调整土壤样品在剪切盒的深度方向上下降高度h。

    4、进一步地,土壤样品剪切方法还包括:设置下降高度h不小于0.5cm。

    5、进一步地,土壤样品剪切方法还包括:在执行完一轮步骤一至步骤四后,在下一轮的步骤二中提高预设垂直压力。

    6、进一步地,在步骤五中还包括数据检验步骤,数据检验步骤包括:当n组剪切力的数据信息采集三组后,将任意一个剪切力的数据信息与对应的预设垂直压力视为一个数据组,求出三个数据组线性相关系数r,若r小于0.85,则重复一次步骤一至步骤四,当至少三个数据组的线性相关系数r不小于0.85时,停止重复步骤一至步骤四。

    7、进一步地,土壤样品剪切方法还包括设置在步骤一之前的样品预置步骤,样品预置步骤包括:将土壤样品制成高度不小于4cm,底面积不小于30cm2的柱形;柱形的截面型状与尺寸与剪切盒的内空间截面型状与尺寸相一致适配。

    8、进一步地,在步骤一中还包括:在剪切盒内的土壤样品的顶面和底面放置隔水板或者透水石。

    9、进一步地,在步骤二中还包括:保持土壤样品的底部位置固定不动;向土壤样品的顶部施加预设垂直压力。

    10、进一步地,在步骤三中还包括:将水平压力传感器与剪切盒的上部抵接,剪切盒移动时,水平压力传感器对剪切盒的上半部分进行限位并检测剪切力的数值。

    11、进一步地,在步骤五中还包括采集拟合曲线步骤,采集拟合曲线步骤包括:将采集到的n组剪切力的数据信息绘制成拟合曲线图。

    12、应用本发明的技术方案,土壤样品剪切方法包括步骤一:调整土壤样品在剪切盒的深度方向上的位置,使土壤样品的一部分对应容置在剪切盒的上半部分的空间、土壤样品的另一部分对应容置在剪切盒的下半部分的空间,步骤二:向放置在剪切盒内的土壤样品施加预设垂直压力,步骤三:沿垂直于剪切盒的深度方向的剪切方向,使剪切盒的上半部分和剪切盒的下半部分错位移动,并检测此时土壤样品的剪切力的数据信息,步骤四:使剪切盒的上半部分和剪切盒的下半部分反向移动复位,步骤五:重复步骤一至步骤四,直至采集n组剪切力的数据信息,通过将土壤样品需要剪切的位置调整至剪切盒的上半部分和下半部分分界的位置,并且对土壤样品施加预设的垂直压力,完成土壤样品在竖直方向上垂直荷载的施加,随后操作剪切盒,使得剪切盒上下两部分在水平方向上错位、复位,实现对土壤样品的剪切,在这一过程中采集土壤样品的剪切力数据,重复调整土壤样品在剪切盒中的位置以及将剪切盒的上下两部分重复进行错位操作与复位操作,以获取n组数据,保证试验结果的可靠性,解决了现有技术中土壤剪切试验的效率较低、效果较差的问题。



    技术特征:

    1.一种土壤样品剪切方法,其特征在于,所述土壤样品剪切方法包括:

    2.根据权利要求1所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,所述土壤样品剪切方法还包括在执行完一轮所述步骤一至所述步骤四后,在下一轮的所述步骤一中,调整所述土壤样品在所述剪切盒的深度方向上的下降高度h。

    3.根据权利要求2所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,所述土壤样品剪切方法还包括:设置所述下降高度h不小于0.5cm。

    4.根据权利要求2所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,所述土壤样品剪切方法还包括:在执行完一轮所述步骤一至所述步骤四后,在下一轮的所述步骤二中提高所述预设垂直压力。

    5.根据权利要求4所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,在所述步骤五中还包括数据检验步骤,所述数据检验步骤包括:

    6.根据权利要求1所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,所述土壤样品剪切方法还包括设置在所述步骤一之前的样品预置步骤,所述样品预置步骤包括:

    7.根据权利要求1所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,在所述步骤一中还包括:

    8.根据权利要求1所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,在所述步骤三中还包括:将水平压力传感器与所述剪切盒的上部抵接,所述剪切盒移动时,所述水平压力传感器对所述剪切盒的上半部分进行限位并检测所述剪切力的数值。

    9.根据权利要求1所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,在所述步骤二中还包括:

    10.根据权利要求1至9中任一项所述的土壤样品剪切方法,其特征在于,在所述步骤五中还包括采集拟合曲线步骤,所述采集拟合曲线步骤包括:


    技术总结
    本发明提供了一种土壤样品剪切方法。土壤样品剪切方法包括:步骤一:调整土壤样品在剪切盒的深度方向上的位置,使土壤样品的一部分对应容置在剪切盒的上半部分的空间、土壤样品的另一部分对应容置在剪切盒的下半部分的空间;步骤二:向放置在剪切盒内的土壤样品施加预设垂直压力;步骤三:沿垂直于剪切盒的深度方向的剪切方向,使剪切盒的上半部分和剪切盒的下半部分错位移动,并检测此时土壤样品的剪切力的数据信息;步骤四:使剪切盒的上半部分和剪切盒的下半部分反向移动复位;步骤五:重复步骤一至步骤四,直至采集N组剪切力的数据信息。本发明解决了现有技术中土壤剪切试验的效率较低、效果较差的问题。

    技术研发人员:胡伟娜,刘永胜,姜小春,孙书科,王镇,徐明明,王月松
    受保护的技术使用者:中交水运规划设计院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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