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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：一种分布应力测试的高压冻土直剪试验系统及方法，系统：上、下剪切盒重叠放置在试验台滚珠轨道上；水平液压缸连接在下剪切盒的左端；竖向液压缸连接在竖向反力架的中部，并通过竖向压力传感器与竖向传压板连接；竖向位移传感器的测杆抵接在竖向传压板的上端；剪切传力杆连接在上剪切盒的右侧，并通过剪切压力传感器与右侧水平反力架的上端固定连接；剪切位移传感器的测杆与下剪切盒的右端抵接；修正检测机构设在下剪切盒试样容纳腔中，其由若干个微型压力传感器组成。方法：在下剪切盒试样容纳腔中依次放置下侧滤纸、试样、上侧滤纸和透水板；通过逐级加载的方式使试样固结；冻结后进行剪切试验；获取试验数据并修正。该系统及方法可以获得更为准确可靠的试样剪切特性参数。

主权项：1.一种分布应力测试的高压冻土直剪试验系统，包括试验台1、剪切盒、加载单元、测量单元和制冷单元，其特征在于，还包括数据采集及控制单元；所述试验台1固定设置在底部；所述剪切盒由上下相对设置的上剪切盒7与下剪切盒6组成，并于中心区域开设有试样容纳腔32，并于试样容纳腔32的底部装配有垫板18；所述下剪切盒6的底部通过多个滚珠4支设在试验台1上，且其内侧壁的内部开设有下环形换热通道31，并于表面开设有与下环形换热通道31相连通的下进液口33和下出液口34，所述上剪切盒7的底面与下剪切盒6的顶面贴合的设置，且其内侧壁的内部开设有上环形换热通道8，并于表面开设有与上环形换热通道8相连通的上进液口9和上出液口10；所述加载单元包括水平反力架2、竖向反力架3、水平液压缸11、竖向液压缸12、剪切传力杆24和竖向传压板13；一对水平反力架2相对的设置在下剪切盒6的左侧和右侧，且分别与试验台1上端的左部和右部固定连接；所述竖向反力架3固定设置在剪切盒的上方；所述水平液压缸11横向的设置在一对水平反力架2之间的左端，且其缸筒的底部与左侧的水平反力架2固定连接，其活塞杆端与下剪切盒6的左端部固定连接；所述竖向液压缸12竖向的固定连接在竖向反力架3的中部；所述剪切传力杆24横向的设置在上剪切盒7的右侧，且其左端与上剪切盒7的右端固定连接；所述竖向传压板13水平的设置在竖向液压缸12的下方；所述测量单元由温度传感器19、竖向压力传感器22、竖向位移传感器20、剪切位移传感器21、剪切压力传感器23和修正检测机构组成；温度传感器19的数量为两个，且上下相对称的安装在上剪切盒7和下剪切盒6的内部，并靠近试样容纳腔32的设置；所述竖向压力传感器22固定连接在竖向传压板13和竖向液压缸12的活塞杆端部之间；所述竖向位移传感器20位于竖向传压板13的上方，且通过连接组件与竖向反力架3固定连接，且其测杆抵接在竖向传压板13的上端；所述剪切位移传感器21设置在下剪切盒6的右侧，并通过连接组件与试验台1固定连接，且其测杆与下剪切盒6的右端相抵接；所述剪切压力传感器23设置在上剪切盒7的右侧，且其两端分别与剪切传力杆24的右端和右侧水平反力架2的上端固定连接；所述修正检测机构设置在试样容纳腔32中，其由若干个微型压力传感器17组成，若干个微型压力传感器17呈矩阵式的紧密排布于垫板18上，且相邻两个微型压力传感器17之间留有排水间隙；所述制冷单元由保温层14和冷浴15组成；所述保温层14的数量至少为多组，且分别包裹在上剪切盒7与下剪切盒6的外部；所述冷浴15的数量为两台，一台冷浴15的出口通过一条软管16与上剪切盒7的上进液口9连接，其入口通过一条软管16与上剪切盒7的上出液口10连接；另一台冷浴15的出口通过一条软管16与下剪切盒6的下进液口33连接，其入口通过一条软管16与下剪切盒6的下出液口34连接；所述数据采集及控制单元由数据采集器25和工控机26组成，所述数据采集器25的输入端分别与温度传感器19、竖向压力传感器22、竖向位移传感器20、剪切位移传感器21、剪切压力传感器23和微型压力传感器17连接，其输出端与工控机26的输入端连接；所述工控机26的输出端分别与控制水平液压缸11动作的第一电磁换向阀、控制竖向液压缸12动作的第二电磁阀和两台冷浴15连接。

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