本發(fā)明涉及一種全自動流變直剪儀，尤其涉及一種能夠進行飽和/非飽和土體材料蠕變特性和應力松弛特性的直接剪切設(shè)備及其實驗操作方法。

背景技術(shù)：

在巖土工程中，除受到土體本身的顆粒組成、礦物成分、含水情況等物理因素的影響，土體材料的物理力學性質(zhì)還受到溫度、初始應力狀態(tài)和時間等外界因素的影響。針對時間因素，土體的應力-應變關(guān)系主要表現(xiàn)出復雜的流變特性，而土體的流變特性主要包括土體的蠕變、應力松弛和長期荷載作用下強度的降低等等。

在室內(nèi)試驗研究中，土體的流變特性的研究一般采用能夠直接施加剪力的流變直剪試驗方法和間接進行剪切試驗的流變?nèi)S試驗方法。其中，針對直接流變試驗方法，土體蠕變特性多采用直接剪切蠕變儀進行試驗研究，傳統(tǒng)的直接剪切蠕變儀通常包括剪切盒、加壓系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)為杠桿+砝碼的結(jié)構(gòu)形式，由于考慮到試驗中對剪切應力的控制，剪切系統(tǒng)多采用定向滑輪+砝碼的結(jié)構(gòu)形式，通過施加砝碼對試樣進行豎向應力和水平向應力的控制，但是由于砝碼重量的限制，應力控制過程中很難對試樣實現(xiàn)連續(xù)應力控制，且在試驗過程中，杠桿+砝碼的結(jié)構(gòu)形式易產(chǎn)生杠桿偏心的問題，影響試驗控制的精度；在剪切過程中，定向滑輪+砝碼的結(jié)構(gòu)形式雖然能夠有效地對試樣施加恒定的剪切應力，但是試樣易受到該結(jié)構(gòu)形式所產(chǎn)生的扭矩影響，降低剪切應力的控制精度，且砝碼是通過與定向滑輪配套的繩索進行施加的，在放置砝碼的過程中繩索易產(chǎn)生晃動，易影響剪切應力施加的穩(wěn)定性，易產(chǎn)生偏心影響。

其次，針對測量系統(tǒng)中對剪切位移量的測量，谷任國(2006年)等人對剪切位移的測量精度進行了改進，利用百分表+1mm千分表相結(jié)合的形式對試驗中的剪切位移進行量測，即利用百分表達到試驗測量范圍的要求、千分表達到試驗測量精度的要求，在一定程度上提高了蠕變測量的精度，但是在直接剪切蠕變過程中土樣的蠕變位移量往往會超過1mm千分表的量程，利用百分表和1mm千分表相配合的形式來測量蠕變位移量，很難避免其操作繁瑣、百分表和千分表的配合誤差、測量讀數(shù)偏差、計算復雜、累積誤差等等人為問題影響，在一定程度上較難滿足試驗測量的精度要求。

而在直接流變試驗方法中，土體的應力松弛特性的研究多采用直接剪切應力松弛儀進行試驗研究。相對直接剪切蠕變儀，傳統(tǒng)直接剪切應力松弛儀的剪切系統(tǒng)則是采用蝸輪桿的結(jié)構(gòu)形式對試樣施加恒定的剪切變形。由于作用機理的不同，兩種傳統(tǒng)試驗儀器功能過于單一，難以合二為一，大大降低了試驗設(shè)備的利用率，提高了試驗成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有流變直剪儀存在的問題，提出一種全自動流變直剪儀，不僅可進行直接剪切蠕變試驗，又可以進行直接剪切應力松弛試驗，有效地提高了試驗控制和測量的精度，并可對試驗全過程進行自動化控制。

一種全自動流變直剪儀，它包括流變直剪儀和計算機，所述的流變直剪儀通過通訊協(xié)議與計算機相連接，可通過計算機或者流變直剪儀上的控制面板實現(xiàn)對試驗過程的控制。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的流變直剪儀包括控制面板、水平驅(qū)動裝置、第一水平荷重傳感器、剪切容器、軌道、豎向位移傳感器、上部加載橫梁、水平位移傳感器、豎向荷重傳感器、第二水平荷重傳感器、下剪切盒、上剪切盒、承壓蓋、直線軸承、擋板、軸向加載裝置、下部加載橫梁、拉桿；

其中，所述的水平驅(qū)動裝置固定在流變直剪儀的頂面，可采用伺服電機或者氣缸作為驅(qū)動裝置；所述的第一水平荷重傳感器固定在水平驅(qū)動裝置和連接桿之間，連接桿的一端通過固定螺母和固定在下剪切盒上的剪切推板安裝在下剪切盒的側(cè)壁上；

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的上剪切盒的側(cè)壁設(shè)置有弓字型受力結(jié)構(gòu)，所述的第二水平荷重傳感器位于弓字型受力結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)旋桿之間；

所述的調(diào)節(jié)旋桿固定在基座上，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)旋桿可使第二水平荷重傳感器處于水平狀態(tài)，并與第一水平荷重傳感器位于同一水平軸線上；

所述的軌道安裝在流變直剪儀上，軌道上依次放置若干鋼珠鋼珠和剪切容器，所述的下剪切盒安裝在剪切容器的內(nèi)部，且下剪切盒的底部圓孔與剪切容器內(nèi)的排水通道相契合，所述的上剪切盒位于下剪切盒的上部，可通過定位銷釘將兩者相固定；

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，在水平剪切方向，所述的下剪切盒的側(cè)壁上安裝有上剪切盒導向板，并在上剪切盒導向板的側(cè)壁上安裝有牛眼；

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，在水平剪切方向，所述的下剪切盒的頂面安裝有兩排牛眼，與此相對應的位置，上剪切盒的底部設(shè)置有兩排滑槽；

所述的下剪切盒和上剪切盒的內(nèi)部從下至上依次放置有透水石、濾紙、試樣、濾紙、透水石和承壓蓋；

所述的拉桿通過直線軸承穿過流變直剪儀的頂面，并在拉桿的兩端分別固定上部加載橫梁和下部加載橫梁，所述的豎向荷重傳感器通過第一加載接頭固定在上部加載橫梁的中心，所述的傳力接頭固定在豎向荷重傳感器的下方，并與承壓蓋相接觸；

所述的第二加載接頭安裝在下部加載橫梁的中心，所述的軸向加載裝置(可采用伺服電機和氣缸)安裝在擋板和第二加載接頭之間，所述的擋板固定在流變直剪儀的頂面上；

所述的豎向位移傳感器通過安裝在流變直剪儀頂面的數(shù)顯表夾具進行固定，所述的豎向位移傳感器探頭位于第一加載接頭的頂部。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的豎向位移傳感器和水平位移傳感器采用高精度光柵傳感器。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的上部加載橫梁的端部設(shè)有u型開口，可通過旋轉(zhuǎn)上部加載橫梁、旋動上部固結(jié)螺母、固定下部固定螺母的方式進行試樣的安裝與拆除。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，在試驗過程中，所述的軸向加載裝置啟動工作，推動與軸向加載裝置相連接的下部加載橫梁向下移動，拉桿將帶動上部加載橫梁向下對試樣施加豎向荷重f；完成試驗后，同上，軸向加載裝置將反向進行工作，并使下部加載橫梁、拉桿和上部加載橫梁向上移動，卸除對試樣的豎向荷重f。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的上剪切盒和下剪切盒分別可更換為方形試樣上剪切盒和方形試樣下剪切盒進行方形試樣的剪切試驗，所述的方形試樣下剪切盒底部的環(huán)形排水通道與剪切容器底部的排水通道相配合，形成一個完整的排水通道。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的下剪切盒可更換為非飽和土下剪切盒進行非飽和土直剪試驗；當進行非飽和土試驗時，所述的上剪切盒、非飽和土下剪切盒、剪切容器和軌道依次安裝在密封腔中，所述的連接桿和弓字型受力結(jié)構(gòu)分別通過第一水平直線軸承和第二水平直線軸承穿過密封腔的側(cè)壁，所述的傳力接頭通過豎向直線軸承穿過密封腔的頂部與承壓蓋相接觸。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的流變直剪儀可擴展為四聯(lián)流變直剪儀或者多聯(lián)流變直剪儀，所述的四聯(lián)流變直剪儀包括獨立工作的第一流變直剪儀、第二流變直剪儀、第三流變直剪儀和第四流變直剪儀。

作為優(yōu)選方案，以上所述的全自動流變直剪儀，所述的流變直剪儀可擴展為四聯(lián)非飽和流變直剪儀或者多聯(lián)非飽和流變直剪儀。

與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀可以采用計算機控制，能夠?qū)崿F(xiàn)試驗過程的自動化控制和采集，并采用伺服閉環(huán)控制，可克服傳統(tǒng)設(shè)備開環(huán)控制對試驗控制精度的影響。

2、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀的上部加載橫梁采用一端u型開口的形式，可通過固定下部固定螺母、旋動上部固定螺母和上部加載橫梁的方式進行安裝、拆除試樣操作，可有效地避免安裝和拆卸試樣的過程中上部加載橫梁傾斜的影響，可大大提高試驗的控制精度。

3、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀采用上剪切盒和下剪切盒位于上剪切盒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，可通過向剪切容器內(nèi)注水沒過試樣的方式，保證試驗過程中試樣的飽和程度，可有效地避免蒸發(fā)對試樣飽和度的影響，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

4、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀不僅適用于剪切試驗的應力控制，還適用于剪切試驗的應變控制，功能全面，可有效地提高試驗設(shè)備的利用率，降低試驗成本。

5、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀采用直線軸承作為各部件間的貫通、連接方式，可有效地保證試驗過程中設(shè)備部件運行的垂直度和水平度，并大大降低部件間摩擦力的影響，從而相比現(xiàn)有技術(shù)提高實驗測量結(jié)果的精度。

6、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀采用高精度光柵傳感器作為豎向位移傳感器和水平位移傳感器，在滿足試驗測量范圍要求的同時，可有效地提高土體流變位移測量的精度。

7、本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀可更換為不同規(guī)格、形式的剪切盒，能夠進行不同尺寸的圓形、方向試樣的試驗研究，并可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上升級為非飽和試驗設(shè)備、以及多聯(lián)試驗設(shè)備，實用性強，應用范圍廣泛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所述的流變直剪裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明所述的流變直剪裝置的豎向剖面圖。

圖4是本發(fā)明所述的剪切盒結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖5是本發(fā)明所述的下剪切盒俯視圖。

圖6是本發(fā)明所述的上剪切盒仰視圖。

圖7是本發(fā)明所述的方形試樣剪切盒結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明所述的四聯(lián)流變直剪儀的剖面圖。

圖9是本發(fā)明所述的非飽和土下剪切盒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明所述的非飽和流變直剪儀壓力室結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖11是本發(fā)明所述的四聯(lián)非飽和流變直剪儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明所述的直接剪切蠕變試驗的工作原理圖。

圖13是本發(fā)明所述的直接剪切應力松弛試驗的工作原理圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1-13所示，一種全自動流變直剪儀，它包括流變直剪儀1和計算機2，所述的流變直剪儀1通過通訊協(xié)議與計算機2相連接，可通過計算機2或者流變直剪儀1上的控制面板1-1實現(xiàn)對試驗過程的控制。

所述的流變直剪儀1包括控制面板1-1、水平驅(qū)動裝置1-2、第一水平荷重傳感器1-3、剪切容器1-4、軌道1-5、豎向位移傳感器1-7、上部加載橫梁1-8、水平位移傳感器1-16、豎向荷重傳感器1-19、第二水平荷重傳感器1-21、下剪切盒1-23、上剪切盒1-24、承壓蓋1-28、直線軸承1-31、擋板1-32、軸向加載裝置1-34、下部加載橫梁1-35和拉桿1-45；

所述的水平驅(qū)動裝置1-2固定在流變直剪儀1的頂面，可采用伺服電機或者氣缸作為驅(qū)動裝置；所述的第一水平荷重傳感器1-3固定在水平驅(qū)動裝置1-2和連接桿1-40之間，連接桿1-40的一端通過固定螺母1-17和固定在下剪切盒1-23上的剪切推板1-18安裝在下剪切盒1-23側(cè)壁；

所述的上剪切盒1-24的側(cè)壁設(shè)置有弓字型受力結(jié)構(gòu)1-10，所述的第二水平荷重傳感器1-21位于弓字型受力結(jié)構(gòu)1-10和調(diào)節(jié)旋桿1-22之間；

所述的調(diào)節(jié)旋桿1-22固定在基座1-13上，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)旋桿1-22可使第二水平荷重傳感器1-21處于水平狀態(tài)，并與第一水平荷重傳感器1-3位于同一水平軸線上；

所述的軌道1-5安裝在流變直剪儀1上，軌道1-5上依次放置若干鋼珠鋼珠1-6、剪切容器1-4，所述的下剪切盒1-23安裝在剪切容器1-4的內(nèi)部，且下剪切盒1-23的底部圓孔與剪切容器1-4內(nèi)的排水通道1-48相契合，所述的上剪切盒1-24位于下剪切盒1-23的上部，可通過定位銷釘1-12將兩者相固定；

在水平剪切方向，所述的下剪切盒1-23的側(cè)壁安裝有上剪切盒導向板1-11，并在上剪切盒導向板1-11的側(cè)壁安裝有牛眼1-15；

在水平剪切方向，所述的下剪切盒1-23的頂面安裝有兩排牛眼1-15，與此相對應的，上剪切盒1-24的底部設(shè)置有兩排滑槽1-25；

所述的上剪切盒1-24和下剪切盒1-23的內(nèi)部依次放置透水石1-29、濾紙、試樣1-30、濾紙、透水石1-29和承壓蓋1-28；

所述的拉桿1-45通過直線軸承1-31穿過流變直剪儀1的頂面，并在拉桿1-45的兩端分別固定上部加載橫梁1-8和下部加載橫梁1-35，所述的豎向荷重傳感器1-19通過第一加載接頭1-27固定在上部加載橫梁1-8的中心，所述的傳力接頭1-20固定在豎向荷重傳感器1-19的下方，并與承壓蓋1-28相接觸；

所述的第二加載接頭1-36安裝在下部加載橫梁1-35的中心，所述的軸向加載裝置1-34(可采用伺服電機和氣缸)安裝在擋板1-32和第二加載接頭1-36之間，所述的擋板1-32固定在流變直剪儀1的頂面上；

所述的豎向位移傳感器1-7通過安裝在流變直剪儀1頂面的數(shù)顯表夾具1-14進行固定，所述的豎向位移傳感器1-7探頭位于第一加載接頭1-27的頂部。

所述的豎向位移傳感器1-7和水平位移傳感器1-16采用高精度光柵傳感器。

所述的上部加載橫梁1-8的端部設(shè)有u型開口1-9，可通過旋轉(zhuǎn)上部加載橫梁1-8、旋動上部固結(jié)螺母1-46、固定下部固定螺母1-47的方式進行試樣1-30的安裝與拆除。

在試驗過程中，所述的軸向加載裝置1-34啟動工作，推動與軸向加載裝置1-34相連接的下部加載橫梁1-35向下移動，拉桿1-45將帶動上部加載橫梁1-8向下對試樣1-30施加豎向荷重f；完成試驗后，同上，軸向加載裝置1-34將反向進行工作，并使下部加載橫梁1-35、拉桿1-45和上部加載橫梁1-8向上移動，卸除對試樣1-30的豎向荷重f。

所述的上剪切盒1-24和下剪切盒1-23分別可更換為方形試樣上剪切盒1-38和方形試樣下剪切盒1-37進行方形試樣的剪切試驗，所述的方形試樣下剪切盒1-37底部的環(huán)形排水通道1-39與剪切容器1-4底部的排水通道1-48相配合，形成一個完整的排水通道。

所述的下剪切盒1-23可更換為非飽和土下剪切盒1-49進行非飽和土直剪試驗；當進行非飽和土試驗時，所述的上剪切盒1-24、非飽和土下剪切盒1-49、剪切容器1-4和軌道1-5依次安裝在密封腔1-41中，所述的連接桿1-40和弓字型受力結(jié)構(gòu)1-10分別通過第一水平直線軸承1-42和第二水平直線軸承1-43穿過密封腔1-41的側(cè)壁，所述的傳力接頭1-20通過豎向直線軸承1-44穿過密封腔1-41的頂部與承壓蓋1-28相接觸。

所述的流變直剪儀可擴展為四聯(lián)流變直剪儀3或者多聯(lián)流變直剪儀，所述的四聯(lián)流變直剪儀3包括獨立工作的第一流變直剪儀3-1、第二流變直剪儀3-2、第三流變直剪儀3-3和第四流變直剪儀3-4。

所述的流變直剪儀可擴展為四聯(lián)非飽和流變直剪儀4或者多聯(lián)非飽和流變直剪儀。

實施例2

如圖12所示，所述的全自動流變直剪儀，所述的全自動流變直剪儀進行直接剪切流變試驗的工作原理為：

工作運行指令(豎向加載、水平剪切速率、剪切量、剪切力等)通過計算機2或者控制面板1-1按鍵發(fā)送給嵌入式微機控制系統(tǒng)(mcu系統(tǒng))，嵌入式微機控制系統(tǒng)將命令分配給本發(fā)明的相應系統(tǒng)：

垂直伺服加載系統(tǒng)：嵌入式微機控制系統(tǒng)向垂直伺服加載驅(qū)動裝置發(fā)送目標軸向應力σt加載命令，垂直電機/氣壓閥驅(qū)動裝置驅(qū)動豎向電機1-42/電氣控制閥進行工作，隨之豎向渦輪蝸桿減速機/氣缸進行工作，通過第二加載接頭1-36推動下部加載橫梁1-35使拉桿1-45整體向下移動，第一加載接頭1-27隨同上部加載橫梁1-8向下移動，對試樣1-30施加軸向應力σ，并通過豎向荷重傳感器1-19測量實時豎向荷重f1，換算得到實時軸向應力σ1，并將其反饋給嵌入式微機控制系統(tǒng)，嵌入式微機控制系統(tǒng)將對實時軸向應力σ1和目標軸向應力σt進行對比分析，使實時軸向應力σ1不斷向目標軸向應力σt靠近，最終穩(wěn)定于目標軸向應力σt，同時，通過豎向位移傳感器1-7測量試樣1-30的豎向變形量s1，并將其豎向變形量s1反饋給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的豎向變形量s1發(fā)送給計算機2；

水平剪切驅(qū)動系統(tǒng)：嵌入式微機控制系統(tǒng)向水平剪切驅(qū)動裝置發(fā)送目標水平剪切力fh_c命令，水平剪切驅(qū)動裝置驅(qū)動水平電機/電氣控制閥進行工作，隨之渦輪蝸桿減速機/氣缸進行工作，通過連接桿1-40對上剪切盒1-24和下剪切盒1-23施加水平剪切力fh，第一水平荷重傳感器1-3測得試驗過程中的實時水平剪切力fh_c1，實時水平剪切力fh_c1反饋進入嵌入式微機控制系統(tǒng)，并將實時水平剪切力fh_c1與目標水平剪切力fh_c進行對比，使實時水平剪切力fh_c1不斷趨近于目標水平剪切力fh_c，最終穩(wěn)定于目標水平剪切力fh_c；同時，通過水平位移傳感器1-16測量試樣1-30的水平剪切量s2，并將其水平剪切量s2反饋給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的水平剪切量s2發(fā)送給計算機2。

實施例3

如圖13所示，全自動流變直剪儀，所述的全自動流變直剪儀進行直接剪切應力松弛試驗的工作原理為：

工作運行指令(豎向加載、水平剪切速率、剪切量、剪切力等)通過計算機2或者控制面1-1按鍵發(fā)送給嵌入式微機控制系統(tǒng)(mcu系統(tǒng))，嵌入式微機控制系統(tǒng)將命令分配給本發(fā)明的相應系統(tǒng)：

垂直伺服加載系統(tǒng)：嵌入式微機控制系統(tǒng)向垂直伺服加載驅(qū)動裝置發(fā)送目標軸向應力σt加載命令，垂直電機/氣壓閥驅(qū)動裝置驅(qū)動豎向電機1-42/電氣控制閥進行工作，隨之豎向渦輪蝸桿減速機/氣缸進行工作，通過第二加載接頭1-36推動下部加載橫梁1-35使拉桿1-45整體向下移動，第一加載接頭1-27隨同上部加載橫梁1-8向下移動，對試樣1-30施加軸向應力σ，并通過豎向荷重傳感器1-19測量實時豎向荷重f1，換算得到實時軸向應力σ1，并將其反饋給嵌入式微機控制系統(tǒng)，嵌入式微機控制系統(tǒng)將對實時軸向應力σ1和目標軸向應力σt進行對比分析，使實時軸向應力σ1不斷向目標軸向應力σt靠近，最終穩(wěn)定于目標軸向應力σt，同時，通過豎向位移傳感器1-7測量試樣1-30的豎向變形量s1，并將其豎向變形量s1反饋給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的豎向變形量s1發(fā)送給計算機2；

水平剪切驅(qū)動系統(tǒng)：嵌入式微機控制系統(tǒng)向水平剪切驅(qū)動裝置發(fā)送目標水平剪切量st3命令，水平剪切驅(qū)動裝置驅(qū)動水平電機/電氣控制閥進行工作，隨之渦輪蝸桿減速機/氣缸進行工作，通過連接桿1-40推動下剪切盒1-23進行水平移動，水平位移傳感器1-16測得試驗過程中的實時水平剪切量s3，并將其反饋給嵌入式微機控制系統(tǒng)，嵌入式微機控制系統(tǒng)將對實時水平剪切量s3和目標水平剪切量st3進行對比分析，使實時水平剪切量s3不斷向目標水平剪切量st3靠近，最終穩(wěn)定于目標水平剪切量st3，同時，通過第二水平荷重傳感器1-21測量在目標水平剪切量st3作用下試樣1-30的水平剪切力fh_2，并將其水平剪切力fh_2反饋給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集得到的水平剪切力fh_2發(fā)送過計算機2。

實施例4

所述的全自動流變直剪儀，所述的全自動流變直剪儀可進行以下試驗操作：

步驟一：制作試樣，根據(jù)《土工試驗方法標準》gbt50123-1999和試驗方案制作相應的試樣1-30；

步驟二：安裝試樣，利用定位銷釘1-12將上剪切盒1-24固定于下剪切盒1-23上，在下剪切盒1-23的內(nèi)部依次放入透水石1-29和濾紙，并將裝有試樣1-30的環(huán)刀平口向下，試樣1-30上部依次方式濾紙、透水石1-29和承壓蓋1-28，然后將試樣1-30平穩(wěn)推入上剪切盒1-24和下剪切盒1-23的內(nèi)部，移去環(huán)刀，旋轉(zhuǎn)上部加載橫梁1-8使傳力接頭1-20與承壓蓋1-28頂部的凹槽相接觸，并旋轉(zhuǎn)上部固定螺母1-46，使上部加載橫梁1-8固定于拉桿1-45上；

步驟三：進行試驗，取出上剪切盒1-24和下剪切盒1-23內(nèi)部的定位銷釘1-12，通過控制面板1-1按鍵對試樣1-30施加5kpa的預壓，并在計算機2上設(shè)置試驗所需的目標軸向應力σt、目標水平剪切力fh_c和目標剪切量st等參數(shù)，計算機(2)將自動對儀器進行控制和采集：

(1)直接剪切蠕變試驗：計算機2發(fā)送命令，垂直伺服加載系統(tǒng)對試樣1-30施加試驗所需要的目標軸向應力σt，當試樣1-30的豎向變形量或者排水量達到試驗要求時，本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀將自動對試樣1-30施加水平剪切力fh_c，并記錄該水平剪切力作用下試樣1-30的水平位移量s2變化；

(2)直接剪切應力松弛試驗：計算機2發(fā)送命令，垂直伺服加載系統(tǒng)對試樣1-30施加試驗所需要的目標軸向應力σt，當試樣1-30的豎向變形量或者排水量達到試驗要求時，本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀將自動對試樣1-30施加水平剪切量st3，并記錄該水平剪切量作用下試樣1-30的水平位移力fh_2變化；

(3)常規(guī)直接剪切試驗：計算機2發(fā)送命令，垂直伺服加載系統(tǒng)對試樣1-30施加試驗所需要的目標軸向應力σt，當試樣1-30的豎向變形量或者排水量達到試驗要求時，本發(fā)明所述的全自動流變直剪儀將自動對試樣1-30施加水平剪切速率vt，水平剪切驅(qū)動系統(tǒng)將自動對試樣1-30進行剪切，當剪切量達到試驗設(shè)置目標剪切量st試驗將自動終止；

(4)非飽和土直接剪切蠕變試驗：將試樣容器更換為非飽和試驗用剪切容器，試驗步驟同(1)中直接剪切蠕變試驗，并在施加目標軸向應力σt之前對試樣(1-30)施加孔隙氣壓力ua和孔隙水壓力uw；

(5)非飽和土直接剪切應力松弛試驗：將試樣容器更換為非飽和試驗用剪切容器，試驗步驟同(2)中直接剪切蠕變試驗，并在施加目標軸向應力σt之前對試樣(1-30)施加孔隙氣壓力ua和孔隙水壓力uw；

(6)非飽和土直接剪切試驗：將試樣容器更換為非飽和試驗用剪切容器，試驗步驟同(3)中直接剪切蠕變試驗，并在施加目標軸向應力σt之前對試樣1-30施加孔隙氣壓力ua和孔隙水壓力uw；

步驟四：完成試驗，拆除試樣，清理儀器。

以上僅為本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。