(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210964542.5 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 中国电建集团北京勘测设计 研究院 有限公司 地址 100024 北京市朝阳区定福庄西街1号 (72)发明人 白金朋　郭小亮　董延安　李耀　 李红利　 (74)专利代理 机构 天津市鼎和专利商标代理有 限公司 12101 专利代理师 王理盟 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种土石混合体原状样品现场剪切试验方 法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种土石混合体原状样品现 场剪切试验 方法及装置， 包括与勘探平硐浇筑在 一起的钢筋混凝土剪切台、 不同尺 寸钢筋混凝土 壳体剪切盒、 钢垫板、 滚轴排、 法向应力千斤顶及 加压泵、 剪应力千斤顶及加压泵、 传力柱等。 本发 明适用于 水电、 水利、 交通、 矿山等工程地质原位 测量技术领域， 尤其是土石混合体原 状样品现场 剪切试验。 该装置利用现场勘探平硐的顶壁和侧 壁分别为法向应力和水平剪切应力提供反力支 撑， 用浇筑截面为 “U”的钢筋混凝土作为剪切台， 同时根据土石混合体的颗粒粒径制作不同尺寸 的钢筋混凝土壳体剪切盒， 进行土石混合体原状 样品现场剪切试验， 提高了获得土石混合体抗剪 强度参数的效率和试验结果 准确性。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115326596 A 2022.11.11 CN 115326596 A 1.一种土石混合体原状样品现场剪切试验装置， 包括剪切台、 上剪切盒、 下剪切盒、 钢 垫板、 滚轴排、 法向应力千斤顶及加压泵、 剪应力千斤顶及加压泵、 传力柱， 其特征在于， 剪 切台为与勘探平硐浇筑在一起的钢筋混凝土剪切台， 利用现场勘探平硐的顶壁和侧壁分别 为剪切试验的法向应力和水平剪切应力提供反力支撑 。 2.根据权利要求1所述土石混合体原状样品现场剪切试验装置， 其特征在于， 所述剪切 台为浇筑截面为 “U”的钢筋混凝土， 钢筋混凝土直接与勘探平硐的硐底和硐壁浇 筑为一体， 钢筋用直径大于8m m、 间距不大于 5cm横纵绑扎布设并采用高于 C40强度的混凝 土。 3.根据权利要求2所述土石混合体原状样品现场剪切试验装置， 其特征在于， 所述钢筋 混凝土的剪切台包括三个平台， 靠硐壁侧平台为水平加载千斤顶承台， 中间高度最低的平 台为试样承台， 其长度、 宽度均大于80cm， 并配置有各种厚度的钢板， 开展不同尺寸土石混 合体原状样品剪切试验； 远端最高的平台为试样下剪切盒反向支撑平台。 4.一种土石混合体原状样品现场剪切试验方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)在现场勘探平硐中， 浇筑截面为 “U”的钢筋混凝土剪切台， 钢筋混凝土直接与勘探 平硐的硐底和硐壁浇筑为一体， 利用现场勘探平硐的顶壁和侧壁分别为法向应力和水平剪 切应力提供反力支撑； (2)根据土石混合体的颗粒 粒径制作不同尺寸的钢筋混凝 土壳体剪切盒； (3)在边坡现场取土石混合体原状样品， 装入制作好的钢筋混凝土 壳体剪切盒， 运至勘 探平硐内， 根据剪切盒尺寸， 选用不同厚度的钢垫板， 自下至上安装法向应力加载装置， 之 后自左至右安装水平向剪应力加载装置， 完成安装后可开展后续剪切试验。 5.根据权利要求4所述土石混合体原状样品现场剪切试验方法， 其特征在于， 钢筋混凝 土壳体剪切盒厚度为3cm壳体， 壳体内以2～4cm等间距横、 纵向垂直交叉布设有钢筋笼， 混 凝土用双快 水泥。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115326596 A 2一种土石混合体原状样品 现场剪切试验方 法及装置 技术领域 [0001]本发明适用于水电、 水利、 交通、 矿山等工程地质现场原位测量技术领域， 尤其涉 及水电水利工程土石混合体原状样品现场剪切试验方法及装置 。 背景技术 [0002]在水电站的勘测设计、 建设中， 坝址区、 库区均涉及到土石混合堆积体问题， 其稳 定性对坝址、 枢纽布置格局方案的选择及库区安全产生重大影响； 有的土石混合堆积体在 水电站施工期或运行期产生变形， 不得不投入巨资进 行加固处理。 为此， 土石混合体边坡的 物理力学特性、 变形及稳定性研究一直是水电工程勘察设计、 施工建设中极为关注的一个 重要课题， 通过剪切试验获得土石混合体的抗剪强度参数 是重要的参 考依据参数。 [0003]土石混合体现场剪切试验是将 试验对象加工成若干个规则立方体试样， 在不同的 试样顶面施加 不同法向应力， 在试样侧 面施加剪切应力并测量其数值， 一组试验获得若干 个法向应力和剪切应力， 通过最小二乘法便可获得 试验对象的抗剪切强度参数。 [0004]室内剪切试验是根据土石混合体颗粒占比将超粒径颗粒进行剔除、 替代、 缩尺制 成标准尺寸试样进行试验， 这样获得剪切 参数由于过程中需要进行颗粒级配分析、 人工称 重配制样品、 试样锤击装填、 含水控制等 步骤， 难免与现场直接获取的参数有差异。 发明内容 [0005]本发明针对上述存在的问题， 提供一种土石混合体原状样品现场剪切试验方法及 装置， 利用现场勘探平硐的顶壁和侧 壁分别为法向应力和水平剪切应力提供反力支撑， 用 浇筑截面为 “U”的钢筋混凝土作为剪切台， 同时根据土石混合体的颗粒粒径制作不同尺寸 的钢筋混凝 土壳体剪切盒， 进行土石混合体原状样品现场剪切试验。 [0006]为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案： 一种土石混合体原状样品现场剪切 试验装置， 包括剪切台、 上剪切盒、 下剪切盒、 钢垫板、 滚轴排、 法向应力千斤顶及加压泵、 剪 应力千斤顶及加压泵、 传力柱， 剪切台为与勘探平硐浇 筑在一起的钢筋混凝土剪切台， 利用 现场勘探平硐的顶壁和 侧壁分别为剪切试验的法向应力和水平剪切应力提供反力支撑 。 [0007]所述剪切台为浇筑截面为 “U”的钢筋混凝土， 钢筋混凝土直接与勘探平硐的硐底 和硐壁浇 筑为一体， 钢筋用直径大于8mm、 间距 不大于5cm横纵绑 扎布设并采用高于C40强度 的混凝土。 [0008]所述钢筋混凝土 的剪切台包括三个平台， 靠硐壁侧平台为水平加载千斤顶承台， 中间高度最低的平台为试样承台， 其长度、 宽度均大于80cm， 并配置有各种厚度的钢板， 开 展不同尺寸土石混合体原状样品剪切试验； 远端最高的平台为试样下剪切盒反向支撑平 台。 [0009]一种土石混合体原状样品现场剪切试验方法， 包括以下步骤： [0010](1)在现场勘探平硐中， 浇筑截面为 “U”的钢筋混凝土剪切台， 钢筋混凝土直接与 勘探平硐的硐底和硐壁浇筑为一体， 利用现场勘探平硐的顶壁和侧壁分别为法向应力和水说　明　书 1/3 页 3 CN 115326596 A 3