立方体铰结机构静、动单剪仪的研制与验证

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本文通过研制的一台新型静动单剪仪,开展了重塑黄土的静、动力单剪试验。比较分析了不同含水量、不同固结压力条件下重塑黄土强度变形特性;测试了重塑黄土的动力滞回阻尼特性和动模量变化规律。主要得出了以下成果:  (1)研制的新型单剪机构压力室包括固定架、压力室顶板、与单剪方向正交的一组平行侧限板、底板、单剪方向自由摆动的侧限栅条。侧限板与顶板胶结,底板与侧限板铰结,侧限栅条与顶板、底板铰结。单剪时,底板沿水平方向线性导轨运动;项板两侧连接滚动轴承,嵌入固定架限位槽内,限制顶板水平向运动,可沿竖直轴承向运动;侧限板和侧限栅条随底板平行摆动。  (2)立方体试样在竖向荷载作用下,呈侧限变形应力状态。竖向荷载由伺服步进电机驱动液压体变器提供的液压源通过竖向液压缸施加。通过底板施加水平向荷载,试样呈单剪应力状态。水平向荷载由两组伺服步进电机驱动液压体变器提供的液压源通过水平向液压缸施加。  (3)通过自动控制伺服步进电机运动,实现了竖向荷载和水平向荷载的自动控制,以及水平向荷载的循环作用。通过自动量测水平向位移,实现了变形控制加载。配套了自动控制系统。  (4)立方体试样单剪胶结机构具有易实现侧限变形应力条件、便于模拟单剪应力条件的特点。该机构克服了多层叠环单剪机构内部约束以及叠环与试样接触面凹凸产生的影响。新型动单剪仪能够更加准确的模拟动应力状态下各种工程加载条件,使得测试条件更加符合工程实际。  (5)通过两个含水量(18%、23%)、四个固结压力(100kPa、200kPa、300kPa、400kPa)重塑黄土的静力单剪试验与直剪试验结果的比较,以及动力单剪试验。分析了在不同含水率和不同固结压力条件下重塑黄土的抗剪强度,以及动应力—动应变特性。初步验证了该单剪仪的可靠性与准确性。
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