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申请/专利权人：河北工业大学

摘要：本发明为结构物凹槽与砂土界面剪切测定系统及粗糙度计算方法，能够对不同法向应力、结构物材料、凹槽形状等条件下的结构物试样进行界面剪切试验，利用本申请界面剪切测定系统可实现动态过程中可视化观测，在不同条件下得到剪切过程中力学特性、结构物凹槽中砂土的剪切域变形情况和剪切域最大时的轮廓，对轮廓进行曲线拟合或长度测量，计算出剪切域的面积并结合凹槽长度、凹槽个数求出剪切域体积，定义其为粗糙度有效体积并据此计算得到粗糙度，有利于实际工程和科研领域对粗糙度更加深入研究。其中动态过程中的可视化观测可保证相机与运动中的下盒结构物处于相对静止状态，避免了下盒由于剪切运动造成的大位移，使剪切域图像更加精确、完整。

主权项：1.一种结构物凹槽与砂土界面剪切测定系统，所述测定系统包括剪切域观测子系统和力学特性测定子系统，所述力学特性测定子系统为粗粒土直剪仪，其特征在于，所述剪切域为结构物单个凹槽的砂土在界面剪切过程中形成的强烈变形区域；所述结构物的上表面具有若干均匀重复的凹槽，凹槽沿视口方向贯穿结构物，且深度小于结构物的高度；所述剪切域观测子系统包括内嵌式可视化剪切盒装置、拍摄装置，所述内嵌式可视化剪切盒装置由内、外剪切盒两部分组成，每部分又分为上盒和下盒；内剪切盒为可拆卸组装形式；所述外剪切盒的上、下盒相接位置处的两个侧边上分别设有定位孔；外剪切盒的上、下盒相接位置处的另外两个侧边上设置有限位块，外剪切盒的下盒上的限位块整体为L型，L型的水平面高于下盒上端平面，外剪切盒的上盒上的限位块为长方形块状，上盒上的限位块滑动接在L型水平面上，螺栓依次连接外剪切盒的上下盒上的相应定位孔，并配合限位块实现外剪切盒的上下盒的对准固定；在外剪切盒的上下盒的相同侧面上均设置有视口，组装后，上下盒的视口对接在一起，上下盒由限位块的作用使得二者相对面之间除视口区外均存在缝隙，在视口相反侧的上下盒之间的缝隙内设置海绵条进行密封；所述内剪切盒是将构件依次放入外剪切盒中组装而成，自下而上分别是井字支架、平面钢板、剪切盒面板、加载盖板，平面钢板的上表面与外剪切盒的下盒视口的下端面平齐，平面钢板垂直投影面积与外剪切盒底板垂直投影面积重合；平面钢板上表面对称设置四块剪切盒面板，四块剪切盒面板分成上下两组，这两组上下对齐排列，位于下部的两块剪切盒面板为一组，一组内两块剪切盒面板之间的横向距离与视口长度一致；每块剪切盒面板的高度与外剪切盒的下盒上的视口高度的一致；内剪切盒装样完成后盖上加载盖板；所述拍摄装置包括连接件、相机平台和相机，所述连接件为长条形，其上设置若干数量的螺孔，装样完成后拔出定位孔处的螺栓，连接件后部的螺孔与相邻定位孔的间距一致，利用螺栓依次穿过连接件上的螺孔和外剪切盒的下盒上的定位孔，将连接件和外剪切下盒二者连接在一起；连接件前部的螺孔开设地较密集，用于通过加长螺丝与相机平台固定在一起，能通过调节加长螺丝的位置来改变相机平台与视口的距离；所述相机放置于相机平台上，通过连接件使得相机能与外剪切盒的下盒实现同步运动。

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