一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器，包括固定架、工作臺、上剪切盒、下剪切盒、剪切控制裝置及法向載荷加壓裝置，所述固定架為鑄鐵矩形架，且固定架上部通過高強度螺絲與工作臺相連接，工作臺上部設置有軌道，軌道上部分別安置有下剪切盒及上剪切盒；所述下剪切盒的兩端設置有剪切控制裝置，所述剪切控制裝置包括推動座、荷載傳感器、位移傳感器及頂頭座，推動座安置于工作臺上。本實用新型專利技術用于解決現有的剪切試驗儀器對中粗粒土進行試驗時試樣數量需求量高、制樣復雜、試驗操作費時費力的問題，方便快捷的完成中粗粒土室內直接剪切試驗。室內直接剪切試驗。室內直接剪切試驗。

【技術實現步驟摘要】
一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器


[0001]本技術屬于水利土木工程領域，具體涉及一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器。

技術介紹

[0002]土體是自然界中各種地質營力作用下形成的產物，人類的工程建設活動離不開各類土體。剪切破壞是土體破壞的主要形式，例如邊坡失穩、地基滑移隆起、基坑失穩等；而土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，與土的物質成分、顆粒組成、狀態和結構等密切相關，主要依靠室內試驗和原位測試確定。
[0003]隨著城鎮化、工業化的發展，城鄉建設用地需求不斷增加，出于保護耕地資源的需求，越來越多的城鎮向山地發展，隨之也帶來諸多潛在地質風險和困難，如山地斜坡穩定性問題、場地地層起伏大引起的傾斜、滑移問題、場地類別復雜等。在山地工程中，不可避免的會遇到各類巖層的全～強風化層或在構造應力的作用下破碎的接觸帶，這類地層巖土體很多呈碎石狀或碎石土狀，工程上可定義為碎石類土或混合土。工程上需獲取該層土的抗剪強度指標，以供穩定性分析及支護設計使用。如何獲取這類碎石類土或混合土的抗剪強度指標是巖土工程界的難題之一。
[0004]土的抗剪強度可由室內試驗及原位測試獲得。根據現行《土工試驗方法標準》GB50123中的規定，直接剪切試驗“適用于細粒土”，采用常規直剪儀完成；粗顆粒土直接剪切試驗需要采用應變控制式大型直接剪切儀完成，儀器體積大、所需要的試樣數量也高，通常做一組剪切試驗動輒需要幾百公斤，且試驗周期很長，難以滿足勘察工期要求，實施難度大。而野外大面積原位剪切試驗費用高、費時費力、且試驗操作條件受限，試驗數量很難達到統計要求，因此只在少量有條件的工程上使用。而且現行《土工試驗方法標準》GB50123中只是對“細粒土”和“粗粒土”的直剪試驗進行了規定，自然界中同時大量存在介于“細粒土”和“粗粒土”之間的“中粗粒土”，若采用現有的粗粒土的直剪試驗儀器，試樣數量需求量高、制樣復雜、試驗操作費時費力。因此，一種能夠方便快捷的用于中粗粒土室內剪切試驗的儀器是本領域技術人員一致所研究的方向。

技術實現思路

[0005]本技術的目的在于提出一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器，以解決現有的剪切試驗儀器對中粗粒土進行試驗時試樣數量需求量高、制樣復雜、試驗操作費時費力的問題，能夠方便快捷的完成中粗粒土室內直接剪切試驗。
[0006]為解決上述的技術問題，本技術采用以下技術方案：
[0007]一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器，包括固定架、工作臺、上剪切盒、下剪切盒、剪切控制裝置及法向載荷加壓裝置，所述固定架為鑄鐵矩形架，且固定架上部通過高強度螺絲與工作臺相連接，工作臺上部設置有軌道，軌道上部分別安置有下剪切盒及上剪切盒；所述下剪切盒的兩端設置有剪切控制裝置，所述剪切控制裝置包括推動座、荷載傳感器、位
移傳感器及頂頭座，推動座安置于工作臺上，且推動座通過推進組與下剪切盒的一端相接觸；所述上剪切盒的另一端通過荷載傳感器與頂頭座相連接；工作臺上設置有法向載荷加壓裝置，所述法向載荷加壓裝置包括加壓組及調節組。
[0008]進一步，所述下剪切盒為高強度不銹鋼材質，下剪切盒的底部帶有方形水槽，下剪切盒為兩側均設有卡槽的圓柱空腔體結構，上剪切盒為兩側設有滾輪的圓柱空腔體結構，上下剪切盒中放置試樣，且試樣上部放置透水板，并通過傳壓板與加載橫梁對接；所述上剪切盒側部通過荷載傳感器與頂頭座相連接，且頂頭座固定設置在工作臺上。
[0009]進一步，所述上剪切盒上部設置有加載橫梁、傳壓板及調節螺釘。
[0010]進一步，所述加壓組包括加載框架、滾動膜片氣缸及空氣壓縮機，滾動膜片氣缸設置于工作臺的底部，并通過連接件與空氣壓縮機相連接。
[0011]進一步，所述調節組包括螺桿、下部橫梁及調節手輪，下部橫梁安置于固定架上，且下部橫梁的螺孔內設置有螺桿，螺桿上部與加載框架的下部相對接，螺桿下部與調節手輪相連接。
[0012]進一步，所述推進組包括絲桿驅動臺、行程開關座及伺服電機，絲桿驅動臺安置于推動座的一端，且絲桿驅動臺上部設置有伺服電機及行程開關座。
[0013]進一步，所述軌道帶有若干滾輪，且軌道上部通過卡槽與下剪切盒相連接；所述上剪切盒及下剪切盒盒內徑為150mm，高度為100mm。
[0014]進一步，所述一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器的使用方法包括以下步驟：
[0015]S1、剪切盒安裝：將上剪切盒及下剪切盒安置于工作臺之上的軌道上，上下剪切盒對準并插入定位螺桿；
[0016]S2、試樣安裝：在下剪切盒1內放置有孔塑料板、塑料薄膜或濾紙，將裝有原狀試樣的環刀刃口朝上，置于卡槽上，在試樣頂面放置塑料薄膜或者濾紙、有孔塑料板，然后將試樣緩慢平穩推入剪切盒內，移去環刀，放上傳壓板；若試樣為重塑樣，將按指定含水率、指定干密度配置好的松散土料，分層緩緩填入剪切盒內，邊填邊用小木槌輕輕擊實樣品，使土樣最終高度控制在80mm處，撫平土樣表面，依次放入塑料薄膜或濾紙、有孔塑料板，放上傳壓板。
[0017]S3、施加法向荷載：前后調整剪切盒位置，使剪切盒與荷載傳感器、剪切位移傳感器良好接觸。將加載橫梁處的調節螺釘垂直置于傳壓板中間凹槽處；設置法向加壓荷載，啟動空氣壓縮機，通過滾動膜片氣缸傳力桿及加載框架向試樣施加法向荷載。
[0018]S4、開始剪切：拔出定位螺桿，啟動剪切至試驗結束，并實時采集試驗數據。
[0019]S5、拆除試樣：試驗結束，卸除法向荷載，依次移去加載框架、傳壓板、有孔塑料板，將剪切盒從工作臺上抬出，退出試樣，并清理干凈剪切盒。
[0020]與現有技術相比，本技術至少具有以下有益效果之一：
[0021]1、本專利技術提供了一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器，該儀器采用Φ150
×
H100mm尺寸剪切盒，可用于中粗粒徑的土試樣進行室內直剪試驗；由空氣壓縮機提供動力源，最大法向荷載可達2400kPa，可滿足高應力狀態下直接剪切試驗要求。剪切力采用伺服控制方式，傳感器測量，可以進行應變速率范圍0.002～2.4mm/min的直剪試驗。
[0022]2、本設計采用底部施壓的方式，由空氣壓縮機對滾動膜片氣缸進行驅動，通過加載框架及傳壓板對試樣施加法向荷載。
附圖說明
[0023]圖 1 為本技術結構示意圖。
[0024]圖 2 為本技術俯視圖。
[0025]圖中：1
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下剪切盒、2
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上剪切盒、3
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荷載傳感器、4
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位移傳感器、5
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頂頭座、6
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伺服電機、7
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推動座、8
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行程開關座、9
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工作臺、10
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軌道、11
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加載框架、12
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加載橫梁、13
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調節螺釘、14
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傳壓板、15
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器，包括固定架（18）、工作臺（9）、上剪切盒（2）、下剪切盒（1）、剪切控制裝置及法向載荷加壓裝置，其特征在于：所述固定架（18）為鑄鐵矩形架，且固定架（18）上部通過高強度螺絲與工作臺（9）相連接，工作臺（9）上部設置有軌道（10），軌道（10）上部分別安置有下剪切盒（1）及上剪切盒（2）；所述下剪切盒（1）的兩端設置有剪切控制裝置，所述剪切控制裝置包括推動座（7）、荷載傳感器（3）、位移傳感器（4）及頂頭座（5），推動座（7）安置于工作臺（9）上，且推動座（7）通過推進組與下剪切盒（1）的一端相接觸；所述上剪切盒（2）的另一端通過荷載傳感器（3）與頂頭座（5）相連接；工作臺上設置有法向載荷加壓裝置，所述法向載荷加壓裝置包括加壓組及調節組。2.根據權利要求1所述的一種中粗粒土室內直接剪切試驗儀器，其特征在于：所述下剪切盒（1）為高強度不銹鋼材質，下剪切盒（1）的底部帶有方形水槽，下剪切盒（1）為兩側均設有卡槽的圓柱空腔體結構，上剪切盒（2）為兩側設有滾輪的圓柱空腔體結構，上下剪切盒中放置試樣，且試樣上部放置透水板，并通過傳壓板（14）與加載橫梁（12）對接；所述上剪切盒（2）側部通過荷載傳感器（3）與頂頭座（5）相連接，且頂頭座（5）固定設置在工作臺（9）上。3.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李育紅，程蕓，朱洪海，許俊奎，
申請(專利權)人：南京土壤儀器廠有限公司，
類型：新型
國別省市：