基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置及方法

1.本发明属于岩土工程领域，涉及一种基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置及其测试方法。


背景技术：

2.现有技术中，电阻率是用于表示各种物质电阻特性的物理量，是一种反映物质对电流阻碍作用的属性，其对于土壤结构特性的表征具有重要意义，在岩土工程中被广泛应用；土样在外力作用下使土样的应力状态发生变化，都会导致土样受到的应力超过其剪切强度，土样就会开裂产生裂隙，而对于存在裂隙的土样，其电阻率会存在各向异性，现有的基于剪切实验测试电阻率的装置原理上认为剪切后的整体土样电阻率是一致的，所得到的电阻率数据不能准确的分析存在裂隙的土样结构特性，从根本上忽略了各向异性这一重要特性。
3.在对土样各向异性电阻率的研究当中，不仅仅需要考虑实际工程中土样会存在多个裂隙，还需要考虑野外实际土样结构是错综复杂的，所以在此类研究中需要设计一种能够得到各向异性土样的制样方法及能够充分考虑土样多个裂隙并可以对土样各个位置进行不同方向的电阻率测试装置。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是一种基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置及其测试方法，其以评价在施加不同竖向压力下对多个剪切面剪切后的各向异性电阻率变化规律。
5.技术方案：本发明所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，包括可同步测试电阻率的全自动直剪装置；
6.所述可同步测试电阻率的全自动直剪装置包括垂直加载系统、水平剪切系统及电阻率测试系统；
7.所述垂直加载系统包括横梁(5)、液压杆(6)、液压缸(7)及压力传感器(8)，
8.所述水平剪切系统包括调速开关(1)、电动机(2)、工作台(3)、应力传感器(4)、h型悬空底座(14)、分层式剪切盒(16)、推力杆(17)、活动支座(18)、固定支座(19)、激光位移传感器(22)及滑珠(23)，
9.所述电阻率测试系统包括电阻率测试仪(10)、电路切换器(11)、铜质伞状螺栓电极(20)及导线(21)。
10.进一步的，所述横梁(5)安设在工作台(3)上端的一侧，所述电阻率测试仪(10)及电路切换器(11)分别安设在横梁(5)上端的两侧、且两者之间通过导线(21)相互连接；
11.所述h型悬空底座(14)安设在工作台(3)上、所述横梁(5)的内侧；
12.在所述h型悬空底座(14)的上端安设有若干层由单剪切盒组合而成的分层式剪切盒(16)，在各单剪切盒的侧壁上均布安设有4对铜质伞状螺栓电极(20)，所述铜质伞状螺栓
电极(20)通过安设的单向锁死螺纹(2001)穿设在所述分层式剪切盒(16)开设的电极孔(2002)中；
13.所述铜质伞状螺栓电极(20)通过导线(21)连接在所述电路切换器(11)上；
14.在所述分层式剪切盒(16)的上端安设有上盖板(9)，在所述分层式剪切盒(16)的下端、与h型悬空底座(14)之间安设有下盖板(15)；
15.在所述上盖板(9)的中心位置开设有液压孔(901)，在所述液压孔(901)中穿设有空心状的液压杆(6)，在所述液压杆(6)的内壁安设有一个铜质伞状螺栓电极(20)，所述铜质伞状螺栓电极(20)通过开设的单向锁死螺纹(2001)安设在液压杆(6)的内部；
16.所述铜质伞状螺栓电极(20)通过安设的导线(21)连接在电路切换器(11)上；
17.在所述上盖板(9)上、所述液压孔(901)的外围还安设有至少四个铜质伞状螺栓电极(20)；
18.在所述液压杆(6)朝向横梁(5)的一端还安设有压力传感器(8)。
19.进一步的，在所述横梁(5)的中央位置、电阻率测试仪(10)与电路切换器(11)之间还安设有液压缸(7)，所述液压缸(7)的一端与所述压力传感器(8)相连接。
20.进一步的，在所述分层式剪切盒(16)的一侧、所述h型悬空底座(14)上安设有固定支座(19)，在所述固定支座(19)上均布穿设有螺栓开关二，在所述固定支座(19)上、所述螺栓开关二的两侧分别安设有固定棒二，在两个所述固定棒二的另一端安设有固定爪二；
21.在所述固定支座(19)上、朝向分层式剪切盒(16)的一侧还均布安设有至少四个激光位移传感器(22)。
22.进一步的，在所述横梁(5)的一端还安设有电动机(2)，在所述电动机(2)上通过有线线路安设有用于控制电动机(2)的调速开关(1)；
23.在所述电动机朝向横梁(5)的一侧安设有应力传感器(4)，在所述应力传感器(4)的另一端安设有推力杆(17)，所述推力杆(17)穿过所述横梁(5)上开设的推力杆孔后连接有活动支座(18)；
24.在所述活动支座(18)上均布穿设有螺栓开关(1801)，在所述活动支座(18)上、所述螺栓开关(1801)的两侧分别安设有固定棒(1803)，在两个所述固定棒(1803)的另一端安设有固定爪(1802)。
25.进一步的，在所述工作台(3)上、所述电动机装置的另一端还安设有计算机装置，所述计算机装置包括固定安设在工作台(3)上的计算机支架及安设在计算机支架上的计算机(13)；
26.所述计算机(13)通过第一路导线连接在所述应力传感器(4)上；
27.所述计算机(13)通过第二路导线连接在所述压力传感器(8)上；
28.所述计算机(13)通过数据采集装置连接在所述电阻率测试仪(10)上。
29.进一步的，在所述分层式剪切盒(16)中各两层单剪切盒之间均安设有密封圈(12)，
30.在所述下盖板(15)与h型悬空底座(14)之间还安设有滑珠(23)。
31.进一步的，基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置的测试方法，其具体测试步骤如下：
32.(1)、各向异性土样的制备；
33.(2)、将制好的各向异性土样通过环刀装入至分层式剪切盒(16)中，随后盖好上盖板(9)；
34.(3)、调节活动支座(18)上选定的螺栓开关(1801)，使固定爪(1802)贴紧在所述分层式剪切盒(16)上，同时调节固定支座(19)上与之对应的螺栓开关二；
35.启动液压缸(7)使液压杆(6)向下压至上盖板(9)中的液压孔(901)中，同时启动电动机(2)上的调速开关(1)，连接的推力杆(17)带动活动支座(18)上的固定爪(1802)向前推进，在固定支座(19)的配合作用下预先选定的单层或多层剪切面发生错动；
36.(4)、调节电路切换器(11)接通所需要测定方向电阻率的铜质伞状螺栓电极(20)；
37.(5)、读取计算机(13)上的数据，并做好相应的记录；
38.(6)、重复(1)-(5)步骤，调节不同剪切面测得不同方向的各向异性电阻率数据。
39.进一步的，在步骤(1)中，所述各向异性土样的制备方法具体如下：
40.首先，在环刀内壁涂抹一层凡士林便于养护结束脱模；
41.随后，预备多种密实度的原土样，用环刀制取不同特性的各向异性土样，通过在环刀内添加阻隔纸片，依次在每个阻隔断加入不同密实度的原土样；
42.其次，在表面覆盖一层阻隔纸片重复以上步骤，并进行多层铺设；
43.最后，抽出阻隔纸片，从而得环刀内土样，即各向异性土样。
44.有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明可同步测得不同剪切应力下的各向异性电阻率，以评价在施加不同竖向压力下对多个剪切面剪切后的各向异性电阻率变化规律；2、活动支座和固定支座上附有的螺栓开关、固定爪、固定棒配合使用可根据需要对分层式剪切盒不同剪切面进行单层或者多层同时剪切；3、穿过分层式剪切盒内壁均匀布置的多对铜质伞状螺栓电极，可更准确的测得不同剪切应力下的垂直方向电阻率和水平方向电阻率，从而更准确的评价各向异性规律；4、分层式剪切盒的层间缝隙采用保水性能较好的密封圈进行密封，可有效防止剪切过程中土样水分大量流失，提升电阻率测试的准确性；5、铜质伞状螺栓电极外壁与电极孔位内壁分别刻有单向锁死螺纹，便于将铜质伞状螺栓电极尾部直接插入电极孔，直接贴合卡死，并且电极形状采用伞状螺栓电极可有效避免单个方向电极对通电进行电阻率测试过程中，其他未通电电极对影响电阻率测试结果；6、上盖板正中心处为各向异性测试关键点，同时为了避开液压孔，将铜质伞状螺栓电极内置在液压杆，既可保证液压杆精准加压还可避免上盖板正中心关键点处电阻率漏测。
附图说明
45.图1是本发明装置的整体结构示意图；
46.图2是本发明附有螺栓开关及固定爪的活动支座的俯视图；
47.图3是本发明中上盖板及附有的铜质伞状螺栓电极的布置结构图；
48.图4是本发明中h型悬空底座的结构示意图；
49.图5是本发明中分层式剪切盒内壁的电极孔结构示意图；
50.图6是本发明中附有铜质伞状螺栓电极的液压杆的结构示意图；
51.图7是本发明中铜质伞状螺栓电极的结构示意图；
52.图中：1是调速开关，2是电动机，3是工作台，4是应力传感器，5是横梁，6是液压杆，7是液压缸，8是压力传感器，9是上盖板，901是液压孔，10是电阻率测试仪，11是电路切换
器，12是密封圈，13是计算机，14是h型悬空底座，15是下盖板，16是分层式剪切盒，17是推力杆，18是活动支座，1801是螺栓开关，1802是固定爪，1803是固定棒，19是固定支座，20是铜质伞状螺栓电极，2001是单向锁死螺纹，2002是电极孔，21是导线，22是激光位移传感器，23是滑珠。
具体实施方式
53.下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
54.如图所示，本发明所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，所述电阻率测试装置包括可同步测试电阻率的全自动直剪装置和数据采集装置；
55.其中，所述可同步测试电阻率的全自动直剪装置包括垂直加载系统、水平剪切系统、电阻率测试系统；
56.所述垂直加载系统包括横梁5、液压杆6、液压缸7及压力传感器8，
57.所述液压缸7的左右两侧分别与横梁5相焊接，所述压力传感器8粘接在所述液压杆6一端的外壁；
58.所述水平剪切系统包括调速开关1、电动机2、工作台3、应力传感器4、h型悬空底座14、分层式剪切盒16、推力杆17、活动支座18、固定支座19、激光位移传感器22及滑珠23，
59.所述应力传感器4粘接在所述推力杆17的外壁上，所述推力杆17穿过横梁5后焊接在所述活动支座18上，所述h型悬空底座14、工作台3及固定支座19焊接为一体；
60.所述电阻率测试系统包括电阻率测试仪10、电路切换器11、铜质伞状螺栓电极20及导线21；
61.所述数据采集装置主要通过计算机13连接电阻率测试仪10。
62.进一步的，所述横梁5安设在工作台3上端的一侧，所述电阻率测试仪10及电路切换器11分别安设在横梁5上端的两侧、且两者之间通过导线21相互连接；所述电路切换器11连接至电阻率测试仪10，所述电阻率测试仪10连接至计算机13；
63.所述h型悬空底座14安设在工作台3上、所述横梁5的内侧；
64.在所述h型悬空底座14的上端安设有若干层由单剪切盒组合而成的分层式剪切盒16，在各单剪切盒的侧壁上均布安设有4对铜质伞状螺栓电极20，所述铜质伞状螺栓电极20通过安设的单向锁死螺纹2001穿设在所述分层式剪切盒16开设的电极孔2002中；所述铜质伞状螺栓电极20的外壁与电极孔2002的内壁分别刻有单向锁死螺纹2001，其作用是便于将铜质伞状螺栓电极20的尾部直接插入至电极孔2002中，直接贴合卡死；
65.所述铜质伞状螺栓电极20通过导线21连接在所述电路切换器11上；
66.其中，所述分层式剪切盒16由不导电的亚克力玻璃材料制成，可设置有n层，n的值与活动支座18上附有的螺栓开关1801的个数相对应；
67.所述上盖板9、下盖板15由不导电的亚克力玻璃材料制成，所述铜质伞状螺栓电极20由导电性能较好的铜材料制成，不导电的剪切盒材料可避免影响土样电阻率测试结果；
68.另外，所述铜质伞状螺栓电极20穿过分层式剪切盒16内壁均匀布置，其中上盖板9和下盖板15分别对称布置5对，所述上盖板9正中心处为各向异性测试关键点，同时为了避开液压孔901，将铜质伞状螺栓电极20安置在液压杆6的内部，其作用是既可保证液压杆6可以精准加压，还可避免上盖板9正中心关键点处电阻率漏测，每一层剪切盒沿圆内壁均匀对
称布置4对8个电极，可测每一层剪切盒的4个点位的水平方向电阻率数值，所述铜质伞状螺栓电极20均通过导线21连接至电路切换器11；电极形状采用铜质伞状螺栓电极20可有效避免单个方向电极对通电进行电阻率测试过程中，其他未通电电极对影响电阻率测试结果；根据所述水平电阻率和所述垂直电阻率确定出所述土样的电阻率各向异性系数，从而评价在施加不同竖向压力下对多个剪切面剪切后的各向异性电阻率变化规律；
69.在所述分层式剪切盒16的上端安设有上盖板9，在所述分层式剪切盒16的下端、与h型悬空底座14之间安设有下盖板15；
70.在所述上盖板9的中心位置开设有液压孔901，在所述液压孔901中穿设有空心状的液压杆6，在所述液压杆6的内壁安设有一个铜质伞状螺栓电极20，所述铜质伞状螺栓电极20通过开设的单向锁死螺纹2001安设在液压杆6的内部；
71.所述铜质伞状螺栓电极20通过安设的导线21连接在电路切换器11上；
72.在所述上盖板9上、所述液压孔901的外围还安设有至少四个铜质伞状螺栓电极20；
73.在所述液压杆6朝向横梁5的一端还安设有压力传感器8；
74.所述上盖板9和下盖板15分别对称布置的5对电极通过连接电阻率测试仪10可测5个点位的垂直方向电阻率数值。
75.进一步的，在所述横梁5的中央位置、电阻率测试仪10与电路切换器11之间还安设有液压缸7，所述液压缸7的一端与所述压力传感器8相连接；
76.所述液压缸7固定在横梁5上，所述压力传感器8置于液压缸7和液压杆6之间，所述液压杆6通过施加竖向压力作用在上盖板9中的液压孔901上，使土样受到竖向垂直压力，压力传感器8则与计算机13连接，用于记录数据；
77.具体的，在所述液压缸7上附有压力传感器8和液压杆6，所述液压杆6施加压力作用在上盖板9中液压孔901上；
78.所述液压缸7与横梁5、固定支座19、h型悬空底座14固定为一体，
79.在所述横梁5上还附有电阻率测试仪10和电路切换器11，其通过导线21依次连接至计算机13。
80.进一步的，在所述分层式剪切盒16的一侧、所述h型悬空底座14上安设有固定支座19，在所述固定支座19上均布穿设有螺栓开关二，在所述固定支座19上、所述螺栓开关二的两侧分别安设有固定棒二，在两个所述固定棒二的另一端安设有固定爪二；
81.在所述固定支座19上、朝向分层式剪切盒16的一侧还均布安设有至少四个激光位移传感器(22)。
82.进一步的，在所述横梁5的一端还安设有电动机2，在所述电动机2上通过有线线路安设有用于控制电动机2的调速开关1；
83.所述电动机2可通过调速开关1控制其转动速度，以不同的转速使推力杆17向前推进；
84.具体的，所述电动机2在调速开关1的控制下，以不同的转速使推力杆17向前推进，在所述推力杆17上附有应力传感器4，所述应力传感器4与计算机13连接，用于记录数据，所述推力杆17通过在横梁5对应位置开孔穿过与活动支座18焊接为一体，所述推力杆17施加水平应力带动活动支座18向前推进；
85.在所述电动机朝向横梁5的一侧安设有应力传感器4，在所述应力传感器4的另一端安设有推力杆17，
86.所述推力杆17上附有应力传感器4，所述应力传感器4与计算机13连接；
87.所述推力杆17穿过所述横梁5上开设的推力杆孔后连接有活动支座18；
88.所述推力杆17通过在横梁5对应位置开孔穿过，与活动支座18焊接为一体，所述活动支座18上对应分层剪切盒16的每一层剪切盒中心处打有可穿入螺栓开关1801的螺栓孔；
89.在所述活动支座18上对应分层式剪切盒6的每一层剪切盒中心处打有可穿入螺栓开关1801的螺栓孔，在螺栓孔中穿设有螺栓开关1801，在所述活动支座18上附有可自由活动的固定爪1802和固定棒1803，在所述螺栓开关1801的两侧分别安设有固定棒1803，在两个所述固定棒1803的另一端安设有固定爪1802，所述固定爪1802和固定棒1803焊接为一体，
90.在所述螺栓开关1801的两端上下开设的螺栓孔中分别开设有可供固定棒1803自由活动的孔道，所述固定爪1802可自由伸缩根据需要固定分层式剪切盒16的每一层；
91.另外，在所述固定支座19上同理附有螺栓开关二、固定爪二、固定棒二，其配合使用可发生一层或多层同时剪切；在所述固定支座19上对应每一层剪切盒靠近层间缝隙处粘接有激光位移传感器22；可实时测得剪切过程发生的位移量
92.进一步的，在所述工作台3上、所述电动机装置的另一端还安设有计算机装置，所述计算机装置包括固定安设在工作台3上的计算机支架及安设在计算机支架上的计算机13；
93.所述计算机13通过第一路导线连接在所述应力传感器4上；
94.所述计算机13通过第二路导线连接在所述压力传感器8上；
95.所述计算机13通过数据采集装置连接在所述电阻率测试仪10上。
96.进一步的，在所述分层式剪切盒16中各两层单剪切盒之间均安设有密封圈12，具体的是，所述分层式剪切盒16的层间缝隙放置保水性能较好的密封圈12，其作用是防止剪切过程中水分d流失；
97.在所述下盖板15与h型悬空底座14之间还安设有滑珠23；
98.所述下盖板15通过滑珠23与h型悬空底座14连接。
99.进一步的，基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置的测试方法，其具体测试步骤如下：
100.(1)、各向异性土样的制备；
101.(2)、将制好的各向异性土样通过环刀装入至分层式剪切盒16中，随后盖好上盖板9；
102.(3)、调节活动支座18上选定的螺栓开关1801，使固定爪1802贴紧在所述分层式剪切盒16上，同时调节固定支座19上与之对应的螺栓开关二；
103.启动液压缸7使液压杆6向下压至上盖板9中的液压孔901中，同时启动电动机2上的调速开关1，连接的推力杆17带动活动支座18上的固定爪1802向前推进，在固定支座19的配合作用下预先选定的单层或多层剪切面发生错动；
104.(4)、调节电路切换器11接通所需要测定方向电阻率的铜质伞状螺栓电极20；
105.(5)、读取计算机13上的数据，并做好相应的记录；
106.(6)、重复(1)-(5)步骤，调节不同剪切面测得不同方向的各向异性电阻率数据。
107.进一步的，在步骤(1)中，所述各向异性土样的制备方法具体如下：
108.首先，在环刀内壁涂抹一层凡士林便于养护结束脱模；
109.随后，预备多种密实度的原土样，用环刀制取不同特性的各向异性土样，通过在环刀内添加阻隔纸片，依次在每个阻隔断加入不同密实度的原土样；
110.其次，在表面覆盖一层阻隔纸片重复以上步骤，并进行多层铺设；
111.最后，抽出阻隔纸片，从而得环刀内土样，即各向异性土样。
112.具体的，本发明所述的一种基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置在测试之前需要通过各向异性土样的具体制备，首先在环刀内壁涂抹一层凡士林便于养护结束脱模，随后用环刀制取不同特性的各向异性土样需要准备多种密实度的原土样，通过在环刀内添加阻隔纸片，依次在每个阻隔断加入不同密实度的原土样，随后在表面覆盖一层阻隔纸片重复以上步骤，可进行多层铺设，最后抽出阻隔纸片，环刀内土样即为各向异性土样，根据需要进行养护。
113.本发明所制得的各向异性土样经过养护后通过环刀放入分层式剪切盒16，放置土样前预先检查分层式剪切盒16的层间缝隙中密封圈12是否贴合完好，以防剪切过程中水分大量流失，检查完毕在预先涂抹的凡士林的作用下在分层式剪切盒16中进行脱模，待脱模完毕取出环刀，盖上上盖板9，具体如图1所示，以n＝4层剪切盒为例，转动固定支座19上附有的第二和第三个螺栓开关直至焊接为一体的固定爪二和固定棒二与第二和第三层剪切盒贴紧，保持固定支座19上附有的第一和第四个螺栓开关处于初始状态，固定爪二远离第一和第四层剪切盒，随后转动活动支座18上附有的第一和第四个螺栓开关1801直至焊接为一体的固定爪1802和固定棒1803与第二和第三层剪切盒贴合，随后启动液压缸7工作使附有铜质伞状螺栓电极20的液压杆6进入上盖板9的液压孔901，待所有准备工作完成后，通过调速开关1使电动机2工作推动推力杆17向前推进，使第一和第三个剪切面同时剪切，同时继续启动液压缸7使液压杆6继续加压；紧接着，首次调节电路切换器11，使上盖板9和下盖板15正中心处电极通电，通过电阻率测试仪10测得垂直方向的一组电阻率数据，再次调节电路切换器11，使上盖板9和下盖板15另外四对电极依次通电，通过电阻率测试仪10测得垂直方向的另四组电阻率数据，将所测得的垂直方向的所有电阻率数值取平均数或者加权平均数得到各向异性垂直方向电阻率，随后再次调节电路切换器11，使第一层剪切盒的第一对电极通电，测得水平方向的一组电阻率数据，紧接着再次调节电路切换器11，依次对第一层剪切盒剩下三对电极以及第二、第三、第四层剪切盒的各四对电极通电，共可得到水平方向16组电阻率数据，取平均数或者加权平均数得到各向异性水平方向电阻率，实验完毕可读取计算机13记录的各向异性垂直方向电阻率、各向异性水平方向电阻率、竖向压力、剪切应力，根据所述水平电阻率和所述垂直电阻率的比值确定出所述土样的电阻率各向异性系数，通过电阻率反演技术，以评价在施加不同竖向压力下对多个剪切面剪切后的各向异性电阻率变化规律。
114.应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，包括可同步测试电阻率的全自动直剪装置；所述可同步测试电阻率的全自动直剪装置包括垂直加载系统、水平剪切系统及电阻率测试系统；所述垂直加载系统包括横梁(5)、液压杆(6)、液压缸(7)及压力传感器(8)，所述水平剪切系统包括调速开关(1)、电动机(2)、工作台(3)、应力传感器(4)、h型悬空底座(14)、分层式剪切盒(16)、推力杆(17)、活动支座(18)、固定支座(19)、激光位移传感器(22)及滑珠(23)，所述电阻率测试系统包括电阻率测试仪(10)、电路切换器(11)、铜质伞状螺栓电极(20)及导线(21)。2.根据权利要求1所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，所述横梁(5)安设在工作台(3)上端的一侧，所述电阻率测试仪(10)及电路切换器(11)分别安设在横梁(5)上端的两侧、且两者之间通过导线(21)相互连接；所述h型悬空底座(14)安设在工作台(3)上、所述横梁(5)的内侧；在所述h型悬空底座(14)的上端安设有若干层由单剪切盒组合而成的分层式剪切盒(16)，在各单剪切盒的侧壁上均布安设有4对铜质伞状螺栓电极(20)，所述铜质伞状螺栓电极(20)通过安设的单向锁死螺纹(2001)穿设在所述分层式剪切盒(16)开设的电极孔(2002)中；所述铜质伞状螺栓电极(20)通过导线(21)连接在所述电路切换器(11)上；在所述分层式剪切盒(16)的上端安设有上盖板(9)，在所述分层式剪切盒(16)的下端、与h型悬空底座(14)之间安设有下盖板(15)；在所述上盖板(9)的中心位置开设有液压孔(901)，在所述液压孔(901)中穿设有空心状的液压杆(6)，在所述液压杆(6)的内壁安设有一个铜质伞状螺栓电极(20)，所述铜质伞状螺栓电极(20)通过开设的单向锁死螺纹(2001)安设在液压杆(6)的内部；所述铜质伞状螺栓电极(20)通过安设的导线(21)连接在电路切换器(11)上；在所述上盖板(9)上、所述液压孔(901)的外围还安设有至少四个铜质伞状螺栓电极(20)；在所述液压杆(6)朝向横梁(5)的一端还安设有压力传感器(8)。3.根据权利要求2所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，在所述横梁(5)的中央位置、电阻率测试仪(10)与电路切换器(11)之间还安设有液压缸(7)，所述液压缸(7)的一端与所述压力传感器(8)相连接。4.根据权利要求2所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，在所述分层式剪切盒(16)的一侧、所述h型悬空底座(14)上安设有固定支座(19)，在所述固定支座(19)上均布穿设有螺栓开关二，在所述固定支座(19)上、所述螺栓开关二的两侧分别安设有固定棒二，在两个所述固定棒二的另一端安设有固定爪二；在所述固定支座(19)上、朝向分层式剪切盒(16)的一侧还均布安设有至少四个激光位
移传感器(22)。5.根据权利要求2所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，在所述横梁(5)的一端还安设有电动机(2)，在所述电动机(2)上通过有线线路安设有用于控制电动机(2)的调速开关(1)；在所述电动机朝向横梁(5)的一侧安设有应力传感器(4)，在所述应力传感器(4)的另一端安设有推力杆(17)，所述推力杆(17)穿过所述横梁(5)上开设的推力杆孔后连接有活动支座(18)；在所述活动支座(18)上均布穿设有螺栓开关(1801)，在所述活动支座(18)上、所述螺栓开关(1801)的两侧分别安设有固定棒(1803)，在两个所述固定棒(1803)的另一端安设有固定爪(1802)。6.根据权利要求2或5所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，在所述工作台(3)上、所述电动机装置的另一端还安设有计算机装置，所述计算机装置包括固定安设在工作台(3)上的计算机支架及安设在计算机支架上的计算机(13)；所述计算机(13)通过第一路导线连接在所述应力传感器(4)上；所述计算机(13)通过第二路导线连接在所述压力传感器(8)上；所述计算机(13)通过数据采集装置连接在所述电阻率测试仪(10)上。7.根据权利要求2所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置，其特征在于，在所述分层式剪切盒(16)中各两层单剪切盒之间均安设有密封圈(12)，在所述下盖板(15)与h型悬空底座(14)之间还安设有滑珠(23)。8.根据权利要求1-7所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置的测试方法，其特征在于，其具体测试步骤如下：(1)、各向异性土样的制备；(2)、将制好的各向异性土样通过环刀装入至分层式剪切盒(16)中，随后盖好上盖板(9)；(3)、调节活动支座(18)上选定的螺栓开关(1801)，使固定爪(1802)贴紧在所述分层式剪切盒(16)上，同时调节固定支座(19)上与之对应的螺栓开关二；启动液压缸(7)使液压杆(6)向下压至上盖板(9)中的液压孔(901)中，同时启动电动机(2)上的调速开关(1)，连接的推力杆(17)带动活动支座(18)上的固定爪(1802)向前推进，在固定支座(19)的配合作用下预先选定的单层或多层剪切面发生错动；(4)、调节电路切换器(11)接通所需要测定方向电阻率的铜质伞状螺栓电极(20)；(5)、读取计算机(13)上的数据，并做好相应的记录；(6)、重复(1)-(5)步骤，调节不同剪切面测得不同方向的各向异性电阻率数据。9.根据权利要求8所述的基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置的测试方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述各向异性土样的制备方法具体如下：首先，在环刀内壁涂抹一层凡士林便于养护结束脱模；
随后，预备多种密实度的原土样，用环刀制取不同特性的各向异性土样，通过在环刀内添加阻隔纸片，依次在每个阻隔断加入不同密实度的原土样；其次，在表面覆盖一层阻隔纸片重复以上步骤，并进行多层铺设；最后，抽出阻隔纸片，从而得环刀内土样，即各向异性土样。

技术总结
本发明公开了一种基于直剪试验的各向异性土样的电阻率测试装置及方法。属于岩土工程领域，包括全自动直剪装置，所述全自动直剪装置包括垂直加载系统、水平剪切系统及电阻率测试系统；所述垂直加载系统包括液压缸、液压杆及压力传感器等设备；所述水平剪切系统包括电动机、激光位移传感器、推力杆、活动支座、分层式剪切盒、H型悬空底座、工作台及固定支座等；所述电阻率测试系统包括铜质伞状螺栓电极、电阻率测试仪及电路切换器；本发明通过分层式剪切盒对不同剪切面进行剪切，并通过在各个面布置的多个铜质螺栓状电极同步测得不同剪切应力下的各向异性电阻率，以评价在施加不同竖向压力下对多个剪切面剪切后的各向异性电阻率变化规律。变化规律。变化规律。


技术研发人员：王炳辉 耿扬 蒋顺岭 张雷 王丽艳 夏垚 李松星 王春成
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/5/25