CN113466126A - 一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，该装置包括剪切装置主体，可移动反压室，加载和测量系统和可拆卸温度模块；剪切装置主体包括底座槽、支撑臂、可升降土盒和可拆卸剪切板；所底座槽贴近可升降土盒内侧的位置开有滤纸槽，滤纸槽内插有滤纸条，滤纸条与可升降土盒内壁紧贴，可保证试验土体在固结时进行排水，还可避免细粒土固结时漏浆。本发明装置可以解决传统剪切装置固结时的漏浆问题，使土体在装置内进行重塑固结，也可以得到固结压缩曲线。本发明可以进行反压饱和，控制排水条件，也可以对试验过程进行可视化观测和处理。同时，本发明将弯曲元和温度控制模块集成在一台仪器上，提高了本仪器的综合性能。

Description

一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切 装置

技术领域

本发明涉及一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置及其使用方法，属于土工试验仪器技术领域。

背景技术

在岩土工程领域，土体与结构的界面性质是重要的研究课题之一。在不同的工况下，土体与桩、锚和管道等直接接触，界面特性对的准确评估对于施工设计、安全性计算等具有重大影响。尤其是桩基础主要依靠桩侧摩阻力以及桩端阻力来承受上部结构荷载，而桩侧摩阻力受多种因素影响，研究桩－土间的剪切特性具有重要的工程意义。结构物-土界面的力学性质不仅取决于土体自身的性质，也受结构物材料和结构的影响，较为复杂。目前研究结构物-土的方法主要有两种，分别是数值分析和试验方法。其中试验方法主要使用剪切装置、单剪仪、环剪仪等，其中剪切装置和单剪仪由于原理简单、受力明确、操作简便等优点应用广泛，但是存在以下缺陷：

1、目前的大多数剪切装置大多只能使土体的达到特定的法向应力，而无法实现土体尤其是细粒土重塑固结。因为土框与剪切板之间的摩擦力较大，并且在不同固结压力下的试验中，摩擦力产生变化难以测量，所以目前的装置普遍在界面处开有细缝。但是对于细粒土的重塑过程，泥浆处于流塑状态，会从缝隙中漏出流失，导致固结过程无法完成。即使土体经过预固结，不但导致流程复杂、时间大幅增加，而且也会有一定的漏浆现象，泥浆填充于缝隙中，剪切过程中产生额外阻力，使得所测得界面应力测量产生较大误差。同时漏浆也会导致底部的土体浸泡在水中，导致该位置处的土体固结不均匀。

2、如今许多结构广泛运用于海洋工程中，或者位于地下水位线以下。与常规土体相比，该环境中存在较大的水压力。如今的剪切装置普遍无法实现高水压力下的界面剪切试验，无法模拟真实的孔压环境。并且在大多数土工试验中，土体饱和度对试验影响较大，而常孔隙水压力环境下很难实现较高的饱和度。

3、海洋环境中昼夜温差大，并且从岸滩到深海温度变化较大。并且新兴的能源桩既可以承载上部结构的荷载，同时也能进行地热能的传导，使得温度场沿桩身分布梯度较大。但是目前传统剪切装置仅可在室温下进行试验，无法实现在不同温度下研究界面特性。

4、目前的界面剪切设备，底座往往与基座通过螺栓等相连，并且形状不够规则。在加工和更换方面，均存在较大不便性，对于不同的试验条件，会导致较大的时间成本。

5、由于细粒土的粘性和遇水后的流塑性，传统的剪切装置不便于拆卸和清理，影响试验效率和试验进度。

基于上述背景，为了更好地研究结构-土界面处的力学特性和细观机制，本发明提出了一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置。

发明内容

本发明旨在针对现有剪切装置中的技术不足，提供一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置及其使用方法。该剪切装置不仅解决漏浆问题可进行泥浆重塑固结，还可进行反压饱和，结合弯曲元和可视化手段，针对不同土体和不同界面，可研究不同温度下的土与结构的界面力学特性和细观机制。

本发明采取以下技术方案：

一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，包括剪切装置主体，可移动反压室，加载和测量系统和可拆卸温度模块；

所述剪切装置主体包括底座槽、与底座槽固定连接的支撑臂、可沿支撑臂上下运动的可升降土盒、以及可拆卸剪切板；所述的可升降土盒上下敞口；所述的可拆卸剪切板安装于底座槽中，与可升降土盒形成的空间用于容纳试验土体，试验土体上设有透水石；所述底座槽贴近可升降土盒内侧的位置开有滤纸槽，所述滤纸槽内插有滤纸条，所述滤纸条与可升降土盒内壁紧贴，用于保证试验土体在固结时进行排水，同时又可以避免细粒土固结时的漏浆问题；所述基座上设有水平滑轨，所述底座槽通过水平滑轨固定于基座上并在水平滑轨上水平移动，以实现可拆卸剪切板与试验土体之间的剪切；所述的基座上设有止水带；

所述可移动反压室包括压力室以及设于压力室上部的法向加载板；所述法向加载板置于所述透水石上；所述压力室套设于剪切装置主体的外侧，其底部贯通，压力室的底端与所述止水带直接接触，从而包裹剪切装置主体形成密封环境；所述压力室上开有气压平衡口，所述压力室上设有GDS体积控制器，在需要反压的试验中通过GDS体积控制器提供反压环境，从而对试验土体进行反压饱和，以达到较高的饱和度，或者用于模拟特定的水深环境；

所述加载和测量系统用于对试验土体进行力和位移的控制及记录；

所述可拆卸温度模块包括通水铜管、高精度温度传感器、温度调控系统；所述通水铜管设于底座槽中，用于对可拆卸剪切板进行温度控制，从而使界面达到特定温度；所述通水铜管通过进水口和出水口与高精度温度传感器和温度调控系统相连。

所述底座槽上滤纸槽的宽度为0.3mm，深度为1-2mm，所述滤纸条的下边位于滤纸槽内，其上边紧贴可升降土盒内侧。

所述支撑臂上设有升降滑轨，所述可升降土盒设于升降滑轨上，并可在所需高度处进行固定。

所述基座底部开有注水口，所述法向加载板上开有排水孔。

所述加载和测量系统包括法向伺服加载系统、轴力传感器、竖向位移传感器、孔压计、弯曲元、切向液压伺服加载系统和微距相机；所述法向伺服加载系统设于可移动反压室顶部，与法向加载板相连；所述的轴力传感器和竖向位移传感器设于法向伺服加载系统和法向加载板之间；所述孔压计安装于底座槽内，用于测量界面中部的孔隙水压力；所述弯曲元位于可升降土盒的底部，随着剪切位移的进行，用来测量和分析剪切模量变化；所述切向液压伺服加载系统设于底座槽内，用于对底座槽进行加载；所述的微距相机设于可移动反压室外侧，用于对剪切过程进行记录。

在所述可移动反压室上微距相机所对的位置采用透明材料。

所述微距相机的拍摄方向垂直于剪切方向，其拍摄位置为土体剪切带，用于记录剪切过程中的剪切变形，可结合PIV技术分析位移场变化。

所述高精度温度传感器均布于底座槽内，用于测量温度是否达到预定值，以及温度分布是否均匀。

所述可升降土盒与可拆卸剪切板的横截面形状有关；当可拆卸剪切板为圆形时，可升降土盒为空心圆形，当可拆卸剪切板为方形时，可升降土盒为空心方形。

所述的可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，可进行以下试验：饱和重塑土的剪切试验、原状土的剪切试验、不排水剪切试验以及温度-剪切耦合试验；

所述饱和重塑土的剪切试验，过程如下：先将可移动压力室移动到一边，将可升降土盒上升到最高位置，然后将可拆卸剪切板安装于底座槽中；随后将可升降土盒下降至其底部距离可拆卸剪切板0.1-1mm，然后将滤纸条安装在滤纸槽中；然后，将搅拌好的泥浆土缓慢倒入到可升降土盒内，至指定高度并抹平上表面，将土工布、滤纸和透水石依次置于泥浆土上表面；随后，将可移动反压室套设于剪切装置本体上并固定好，然后打开气压平衡口，通过注水口注满水，再关闭气压平衡口；之后，按照预定的固结压力通过法向加载板分级加载，同时为控制饱和度，同步分级加载反压；在既定压力下完成固结后，通过切向液压伺服加载系统在指定速度下进行剪切，在剪切过程中，通过弯曲元和微距相机对剪切过程的剪切波速和细观图像进行记录；

所述原状土的剪切试验，过程如下：与所述饱和重塑土的剪切试验不同的是，在安装滤纸条时，需要将滤纸条与可升降土盒内壁用胶水相连，防止安装土样时滤纸条脱落；同时，在需要恢复土样有效应力和总应力的试验中，用GDS体积控制器提供所需的初试孔隙水压力；

所述不排水剪切试验，过程如下：注水完成后，固结过程中通过GDS体积控制器控制压力室内的压力达到设定值；固结完成后，通过GDS体积控制器控制压力室内水保持恒体积；剪切结束之前，注水口均保持关闭状态；

所述排水剪切试验中，过程如下：与不排水剪切试验的区别在于，固结完成后，通过GDS体积控制器控制压力室内水保持恒定应力状态；

所述温度-剪切耦合试验，过程如下：压力室内不必注水但需要保持封闭状态，以达到较好的温度保持状态；然后，通过通水铜管对可拆卸剪切板和底座槽进行加热或降温，达到预定值以后，利用可拆卸温度模块保持温度恒定并进行剪切。

本发明所述滤纸可以替换为其他过滤材料，其宽度可以根据槽深设置为 3-10mm。本发明装置的尺寸可以根据需求做成不同大小。所述压力室承受的压力与自身尺寸和反压大小影响，考虑到其强度，可以选择使用透明材料，或者仅在微距相机位置使用透明材料。

本发明具有以下优点：

1、目前的剪切装置土框和底座之间存在难以测量的阻力，在细粒土的重塑过程中，泥浆处于流塑状态，会从缝隙中漏出流失，导致固结过程无法完成。而对土体进行预固结，不但导致流程复杂、时间大幅增加，而且剪切过程中产生额外阻力，使得所测得界面应力测量产生较大误差。同时漏浆也会导致底部的土体浸泡在水中，导致该位置处的土体固结不均匀。而本发明的滤纸条可以使得底座槽和可升降土盒之间存在一定的间隙，可以避免相互之间产生阻力，而且经既往试验，滤纸条的阻力可稳定测量并且可忽略。同时，也可以避免细粒土重塑固结时产生的漏浆问题，达到更加稳定的固结效果。

2、本发明的压力室为全封闭空间，压力室上设有排水孔，通过排水孔可以对重塑土直接进行固结和反压饱和，使得土体达到较高的饱和度。并且本发明可以记录固结曲线，可以对固结过程进行记录和分析，或者进行独立的固结试验。

3、现有装置大多难以控制严格的排水条件，大多通过等效方法进行控制。

本发明通过全封闭的反压室和GDS，可以对排水条件进行严格控制。

4、此剪切装置底剪切板形状规则且可拆卸，在试验的不同阶段，压力室可移动，土框可升降，因此安装和拆卸清理非常方便。

5、本发明的剪切装置集成了温度模块和弯曲元等测量设备，可以对不同温度场下的界面问题进行力学性质的深入研究。

6、现有装置大多只能测量力学和位移特点，对于细观机制难以进行有效测量。本发明通过微距相机透过视窗进行拍摄，结合PIV技术，可以对位移场等细观机制进行研究。

附图说明

图1是整体装置安装图；

图2是整体装置拆卸图；

图3是A-A截面剖面视图；

图4是B-B截面坡面图；

图5通水铜管埋设图；

其中，101可升降土盒、102升降滑轨、103支撑臂、104底座槽、105止水带、106基座、107注水口、108螺栓、109水平滑轨、110滤纸条、111可拆卸剪切板、112滤纸槽；201压力室、202压室升降液压接口、203气压平衡口、204 法向加载板、205排水孔、206透水石、207压室升降臂；301法向伺服加载系统、 302轴力传感器、303竖向位移传感器、304GDS体积控制器、305孔压计、306 弯曲元、307切向液压伺服加载系统、308微距相机；401通水铜管、402高精度温度传感、403温度调控系统。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。需要说明的事，所述实施例仅为本申请发明的部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，其他技术人员在未作出创造领劳动所得到的其他所有实施例，均属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，所有的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“长”、“宽”、“厚度”、“上升”、“下降”等均是根据本文附图的方位进行说明，而不是说必须按照所述方位进行实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，所有的术语“安装”、“连接”等，除特殊说明外，既可以固定连接，也可以可拆卸连接，既可以用电机控制，也可以用机械控制，并不特指某种连接方式。

如图1所示为本发明的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，包括剪切装置主体，可移动反压室，加载和测量系统和可拆卸温度模块；

所述剪切装置主体包括基座106、底座槽104、与底座槽104固定连接的支撑臂103、可沿支撑臂103上下运动的可升降土盒101、以及可拆卸剪切板111；所述的可升降土盒101上下敞口；所述的可拆卸剪切板111安装于底座槽104中，与可升降土盒101形成的空间用于容纳试验土体，试验土体上设有透水石206；所述底座槽104贴近可升降土盒101内侧的位置开有滤纸槽112，所述滤纸槽112 内插有滤纸条110，所述滤纸条110与可升降土盒101内壁紧贴，用于保证试验土体在固结时进行排水，同时又可以避免细粒土固结时的漏浆问题；所述基座 106上设有水平滑轨109并可在水平滑轨109上水平移动，所述底座槽104通过水平滑轨109固定于基座106上(底座槽104可通过螺栓固定在基座106上)；所述的基座106上设有止水带105；

所述可移动反压室包括压力室201以及设于压力室201上部的法向加载板 204，所述法向加载板204与压力室201相连，一同拆卸和安装；所述法向加载板204置于所述透水石206上；所述压力室201套设于剪切装置主体的外侧，其底部贯通，压力室201的底端与所述止水带105直接接触，从而包裹剪切装置主体形成密封环境；所述压力室201上开有气压平衡口203，所述气压平衡口203 可以通过阀门与空气连通，在注水时打开阀门排气，注水完成后关闭阀门；所述压力室201上设有GDS体积控制器304，在需要反压的试验中通过GDS体积控制器304提供反压环境，从而对试验土体进行反压饱和，以达到较高的饱和度，或者用于模拟特定的水深环境；所述压力室201上设有压室升降液压接口202，压力室201可在压室升降液压接口202的牵引下进行拆卸和安装，其安装时直接与基座上面的止水带105接触，并通过螺栓108进行固定，可用于防止漏水。

所述加载和测量系统用于对试验土体进行力和位移的控制及记录；

所述可拆卸温度模块包括通水铜管401、高精度温度传感器402、温度调控系统403；所述通水铜管401设于底座槽104中，用于对可拆卸剪切板111进行温度控制，从而使界面达到特定温度；所述通水铜管401通过进水口和出水口与高精度温度传感器402和温度调控系统403相连。

所述底座槽104上滤纸槽112的宽度为0.3mm，深度为1-2mm，所述滤纸条110的下边位于滤纸槽112内，其上边紧贴可升降土盒110内侧，可以不用固定，也可以用胶水粘在可升降土盒101内侧。所述支撑臂103上设有升降滑轨 102，所述可升降土盒101设于升降滑轨102上，可以上下移动并可在所需高度处进行固定。

所述基座106底部开有注水口107，可通过注水口107向整个压力室201进行注水以及排水；所述法向加载板204上开有排水孔205，固结过程中可以通过排水孔205进行排水。

所述加载和测量系统包括法向伺服加载系统301、轴力传感器302、竖向位移传感器303、孔压计305、弯曲元306、切向液压伺服加载系统307和微距相机308；所述法向伺服加载系统301设于可移动反压室顶部，与法向加载板204 相连；所述的轴力传感器302和竖向位移传感器303设于法向伺服加载系统301 和法向加载板204之间；所述孔压计305安装于底座槽104内，用于测量界面的孔隙水压力；所述弯曲元306位于可升降土盒101的底部开槽内，随着剪切位移的进行，用来测量和分析剪切带的剪切模量变化；所述切向液压伺服加载系统 307设于底座槽104内；所述的微距相机308设于压力室201外平行于剪切方向的一侧，正对土框底部，用于对剪切过程进行记录。

在所述压力室201上微距相机308所对的位置采用透明材料，或者压力室 201整体采用透明材料。

所述微距相机308的拍摄方向垂直于剪切方向，其拍摄位置为土体剪切带，用于记录剪切过程中的剪切变形，可结合PIV技术分析位移场变化。

所述高精度温度传感器402均布于底座槽104内，用于测量温度是否达到预定值，以及温度分布是否均匀。

上述的可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，可进行以下试验：饱和重塑土的剪切试验、原状土的剪切试验、不排水剪切试验、排水剪切试验以及温度-剪切耦合试验；

在所述饱和重塑土的剪切试验中：先将可移动压力室201移动到一边，将可升降土盒101上升到最高位置，然后将可拆卸剪切板111安装于底座槽104中；随后将可升降土盒101下降至指定位置(其底部距离剪切板0.1-1mm)，然后将滤纸条110安装在滤纸槽112中，此处用的试验土体为泥浆土，所以紧贴可升降土盒101内壁即可，不需要用胶水固定；然后，将搅拌好的泥浆土缓慢倒入到可升降土盒101内，至指定高度并抹平上表面，将土工布、滤纸和透水石206依次置于泥浆土上表面；随后，将可移动反压室套设于剪切装置本体上并固定好，然后打开气压平衡口203，通过注水口107注满水，再关闭气压平衡口203；之后，按照预定的固结压力通过法向加载板204分级加载，同时为控制饱和度，同步分级加载反压；在既定压力下完成固结后，通过切向液压伺服加载系统307在指定速度下进行剪切，在剪切过程中，通过弯曲元306和微距相机308对剪切过程的剪切波速和细观图像进行记录；

在所述原状土的剪切试验中：与所述饱和重塑土的剪切试验不同的是，在安装滤纸条110时，需要将滤纸条110与可升降土盒101内壁用胶水相连，防止安装土样时滤纸条110脱落；同时，在需要恢复土样有效应力和总应力的试验中，用GDS体积控制器304提供所需的初试孔隙水压力；

在所述不排水剪切试验中：注水完成后，固结过程中通过GDS体积控制器 304控制压力室201内的压力达到设定值；固结完成后，通过GDS体积控制器 304控制压力室201内水保持恒体积；剪切结束之前，注水口107均保持关闭状态；

在排水剪切试验中：固结完成后，通过GDS体积控制器304控制压力室201 内水保持恒定应力状态；

所述温度-剪切耦合试验，过程如下：压力室201内不必注水但需要保持封闭状态，以达到较好的温度保持状态；然后，通过通水铜管401对可拆卸剪切板 111和底座槽104进行加热或降温，达到预定值以后，利用可拆卸温度模块保持温度恒定并进行剪切。

以上对发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本发明应用个实施例对本发明的原理和操作进行了具体说明，但这并不是本发明可以实施的全部实施例。对本领域的普通技术人员来说，在未脱离本发明的原理的情况下，对这些实施例进行的变化、修饰和改进，也属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，包括剪切装置主体，可移动反压室，加载和测量系统和可拆卸温度模块；

所述剪切装置主体包括基座(106)、底座槽(104)、与底座槽(104)固定连接的支撑臂(103)、可沿支撑臂(103)上下运动的可升降土盒(101)、以及可拆卸剪切板(111)；所述的可升降土盒(101)上下敞口；所述的可拆卸剪切板(111)安装于底座槽(104)中，与可升降土盒(101)形成的空间用于容纳试验土体，试验土体上设有透水石(206)；所述底座槽(104)贴近可升降土盒(101)内侧的位置开有滤纸槽(112)，所述滤纸槽(112)内插有滤纸条(110)，所述滤纸条(110)与可升降土盒(101)内壁紧贴，用于保证试验土体在固结时进行排水，同时又可以避免细粒土固结时的漏浆问题；所述基座(106)上设有水平滑轨(109)，所述底座槽(104)通过水平滑轨(109)安装于基座(106)上并可在水平滑轨(109)上水平移动；所述的基座(106)上设有止水带(105)；

所述可移动反压室包括压力室(201)以及设于压力室(201)上部的法向加载板(204)；所述法向加载板(204)置于所述透水石(206)上；所述压力室(201)套设于剪切装置主体的外侧，其底部贯通，压力室(201)的底端与所述止水带(105)直接接触，从而包裹剪切装置主体形成密封环境；所述压力室(201)上开有气压平衡口(203)，所述压力室(201)上设有GDS体积控制器(304)，在需要反压的试验中通过GDS体积控制器(304)提供反压环境，从而对试验土体进行反压饱和，以达到较高的饱和度，或者用于模拟特定的水深环境；

所述加载和测量系统用于对试验土体进行力和位移的控制及记录；

所述可拆卸温度模块包括通水铜管(401)、高精度温度传感器(402)、温度调控系统(403)；所述通水铜管(401)设于底座槽(104)中，用于对可拆卸剪切板(111)进行温度控制，从而使界面达到特定温度；所述通水铜管(401)通过进水口和出水口与高精度温度传感器(402)和温度调控系统(403)相连。

2.根据权利要求1所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，所述滤纸条(110)的下边位于滤纸槽(112)内，其上边紧贴可升降土盒(110)内侧。

3.根据权利要求1所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，所述支撑臂(103)上设有升降滑轨(102)，所述可升降土盒(101)设于升降滑轨(102)上，可以上下移动并可在所需高度处进行固定。

4.根据权利要求1所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，所述基座(106)底部开有注水口(107)，所述法向加载板(204)上开有排水孔(205)。

5.根据权利要求1所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，所述加载和测量系统包括法向伺服加载系统(301)、轴力传感器(302)、竖向位移传感器(303)、孔压计(305)、弯曲元(306)、切向液压伺服加载系统(307)和微距相机(308)；所述法向伺服加载系统(301)设于可移动反压室顶部，与法向加载板(204)相连；所述的轴力传感器(302)和竖向位移传感器(303)设于法向伺服加载系统(301)和法向加载板(204)之间；所述孔压计(305)安装于底座槽(104)内，用于测量界面的孔隙水压力；所述弯曲元(306)位于可升降土盒(101)的底部，随着剪切位移的进行，用来测量和分析剪切模量变化；所述切向液压伺服加载系统(307)设于底座槽(104)内用于对底座槽进行加载；所述的微距相机(308)设于压力室(201)外侧，用于对剪切过程进行记录。

6.根据权利要求5所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，在所述压力室(201)上微距相机(308)所对的位置采用透明材料。

7.根据权利要求5所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，所述微距相机(308)的拍摄方向垂直于剪切方向，其拍摄位置为土体剪切带，用于记录剪切过程中的剪切变形，可结合PIV技术分析位移场变化。

8.根据权利要求1所述的一种可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，所述高精度温度传感器(402)均布于底座槽(104)内，用于测量温度是否达到预定值，以及温度分布是否均匀。

9.如权利要求1-8任一项所述的可进行饱和、固结并可考虑温度效应的多功能界面剪切装置，其特征在于，可进行以下试验：饱和重塑土的剪切试验、原状土的剪切试验、不排水剪切试验、排水剪切试验以及温度-剪切耦合试验；

所述饱和重塑土的剪切试验，过程如下：先将可移动压力室(201)移动到一边，将可升降土盒(101)上升到最高位置，然后将可拆卸剪切板(111)安装于底座槽(104)中；随后将可升降土盒(101)下降至其底部距离可拆卸剪切板(111)0.1-1mm，然后将滤纸条(110)安装在滤纸槽(112)中；然后，将搅拌好的泥浆土缓慢倒入到可升降土盒(101)内，至指定高度并抹平上表面，将土工布、滤纸和透水石(206)依次置于泥浆土上表面；随后，将可移动反压室套设于剪切装置本体上并固定好，然后打开气压平衡口(203)，通过注水口(107)注满水，再关闭气压平衡口(203)；之后，按照预定的固结压力通过法向加载板(204)分级加载，同时为控制饱和度，同步分级加载反压；在既定压力下完成固结后，通过切向液压伺服加载系统(307)在指定速度下进行剪切，在剪切过程中，通过弯曲元(306)和微距相机(308)对剪切过程的剪切波速和细观图像进行记录；

所述原状土的剪切试验，过程如下：与所述饱和重塑土的剪切试验不同的是，在安装滤纸条(110)时，需要将滤纸条(110)与可升降土盒(101)内壁用胶水相连，防止安装土样时滤纸条(110)脱落；同时，在需要恢复土样有效应力和总应力的试验中，用GDS体积控制器(304)提供所需的初试孔隙水压力；

所述不排水剪切试验，过程如下：注水完成后，固结过程中通过GDS体积控制器(304)控制压力室(201)内的压力达到设定值；固结完成后，通过GDS体积控制器(304)控制压力室(201)内水保持恒体积；剪切结束之前，注水口(107)均保持关闭状态；

所述排水剪切试验，过程如下：与不排水剪切试验的区别在于，固结完成后，通过GDS体积控制器(304)控制压力室(201)内水保持恒定应力状态；

所述温度-剪切耦合试验，过程如下：压力室(201)内不必注水但需要保持封闭状态，以达到较好的温度保持状态；然后，通过通水铜管(401)对可拆卸剪切板(111)和底座槽(104)进行加热或降温，达到预定值以后，利用可拆卸温度模块保持温度恒定并进行剪切。

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