本發明專利技術公開了一種測試土體強度的剪切裝置。為了解決直剪裝置或單剪裝置的測量值存在真實性和準確性的問題，所述測試土體強度的剪切裝置包括上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒和上剪切盒之間設有剪切滑動部，所述下剪切盒上設有剪切時約束上剪切盒的約束部件；所述剪切滑動部包括帶槽軌條和部分置于帶槽軌條的軌條內槽內的多片剪切疊環；所述上剪切盒、下剪切盒和剪切疊環均具有用于放置試樣的填料筒。本發明專利技術消除了目前剪切試驗中所采用的直剪裝置以及單剪裝置技術上的缺點，從而進一步保證了試驗結果的真實性和準確性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種測試土體強度的剪切裝置。
技術介紹
目前，測試土體剪切強度常用的儀器有直剪儀和單剪儀，常見的直剪儀和單剪儀分別如圖I和圖2所示。如圖I所示，采用直剪裝置進行土體剪切強度試驗時，試樣置于上下剪切盒內，固定上剪切盒，通過下剪切盒形成剪切。直剪裝置雖然結構簡單、操作方便，但是存在以下一些缺陷①首先，直剪試驗中上剪切盒內的土體被認為沿剪切面方向是沒有剪切變形的，只在剪切面上容許剪切變形。嚴格上講，土體的剪切面不是一個平面，而是一個具有一定厚度的剪切帶，因此，其與實際情況不完全符合，如圖I所示再者，發生剪切變形后，上剪切 盒內土體應力狀態比較復雜，靠近剪切方向的上剪切盒后側壁處土體擠壓明顯，而前側壁處土體發生松動，從而導致剪切面應力和應變分布都不均勻，試驗結果精度降低此外，對于粗粒土而言，由于其顆粒較大，剪切面上呈現凹凸不平，剪切時塊體的剪切強度往往被視為粗粒土的剪切強度，從而經常出現強度偏高，與實際情況相去甚遠，對工程安全不利。如圖2所示，采用單剪裝置進行試驗時，試樣置于下剪切盒與若干重疊放置的剪切疊環內，保持試樣頂部的加壓蓋板固定不動，通過移動下剪切盒形成剪切。單剪裝置的一個顯著優點是它允許剪切面以上一定范圍內的土體發生剪切變形，如圖2所示，剪切面的應力狀態比直剪裝置有所改善。但是，單剪裝置也存在一個明顯的缺陷，當剪切變形發生后，從剪切面以上到試樣頂部，整個土體都不同程度的發生剪切，形成了一個從剪切面一直貫穿到土體頂部的剪切體，這樣一來使得剪切面以上整個土體都被視為剪切帶。而實際當中，對于滑體而言，只是在土體內部某一深度處形成一個剪切面(帶)，剪切面(帶)以上的土體是沒有剪切變形的。因此，單剪裝置與實際情況也不完全相符。
技術實現思路
針對直剪裝置或單剪裝置因人為確定剪切面所帶來的準確性問題，本專利技術旨在提供一種測試土體強度的剪切裝置，該剪切裝置可消除目前剪切試驗中所采用的直剪裝置以及單剪裝置技術上的缺點，保證試驗結果的真實性和準確性。為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案是 一種測試土體強度的剪切裝置，包括上剪切盒和下剪切盒，其結構特點是，所述下剪切盒和通過反力支架固定連接在反力板上的上剪切盒之間設有剪切滑動部，所述下剪切盒上設有剪切時約束上剪切盒的約束部件；所述剪切滑動部包括帶槽軌條和部分置于帶槽軌條的軌條內槽內的多片剪切疊環；所述上剪切盒、下剪切盒和剪切疊環均具有用于放置試樣的填料筒。以下是對本專利技術進一步改進的技術方案 根據本專利技術的實施例，所述約束上剪切盒的約束部件為設置在下剪切盒兩側上端的擋板。更進一步地，所述帶槽軌條通過軌肩連接在下剪切盒的擋板上。為了減小下剪切盒與帶槽軌條之間的摩擦力，所述下剪切盒與帶槽軌條之間設有滾珠，優選為鋼珠。在本專利技術中，所述帶槽軌條優選包括兩根，兩根帶槽軌條的軌條內槽相對設置；每片所述剪切疊環均具有疊環榫頭，置于軌條內槽內的各疊環榫頭可在軌條內槽內自由移動，各疊環榫頭的高度之和不超過帶槽軌條的內槽高度。所述上剪切盒、下剪切盒和剪切疊環的填料筒內徑一致。所述上剪切盒的填料筒貫穿上剪切盒的上下表面；所述下剪切盒填料筒的下盒填料筒底面高于下剪切盒底面。為了減小上剪切盒與下剪切盒之間的摩擦力，所述擋板靠近上剪切盒一側設置有多個用于放置滾珠的球形圓孔，球形圓孔內放置滾珠。 作為一種具體的結構形式，所述剪切疊環包括位于上部的頂部剪切疊環、位于中間部位的中間剪切疊環和位于底部的底部剪切疊環，當然根據試驗需要，剪切疊環可以為四片或者更多。上述帶槽軌條的高度為對于粘性土測試，其高度一般可取l_2cm ;對于粗粒土測試，其高度為粗粒土最大顆粒粒徑的O. 5-1倍。藉由上述結構，剪切滑動部主要包括帶槽的軌條以及剪切疊環，剪切滑動部的主要功能是給土體提供一個潛在的剪切錯動帶。所述下剪切盒主要由約束擋板、填料筒以及若干放置鋼珠用的圓孔組成，兩側的約束擋板起到約束剪切上盒運動方向以及掛靠帶槽軌條的作用，圓形孔洞都是放置鋼珠用的，起到減小摩擦力的作用。所述上剪切盒主要由填料筒、反力支架及底部圓孔組成，剪切時上盒通過反力支架將剪切力傳遞到固定的反力板上，其可以在帶槽軌條上自由滑動，通過設置在底面的鋼珠減小摩擦。所述剪切滑動部置于上剪切盒與下剪切盒之間，由兩條軌條及剪切疊環組成，軌條通過軌肩連接到下盒的側面擋板上，保證剪切時軌條與下盒運動方向一致，且不產生相對滑動，剪切疊環放置在兩軌條之間，其填料筒內徑與上下盒內徑一致，將榫頭插入到兩側的軌條內槽之中，保證剪切時，剪切疊環可以在上下盒之間相互移動，以此來反映錯動帶內土體的變形。所述帶槽軌條的高度以及剪切疊環的數量可以根據實際情況來確定，由于帶槽軌條上下邊緣的存在，頂部和底部的剪切疊環設計成榫頭薄疊環厚的形式，來實現錯動帶的閉合，中間的疊環可以根據需要放置若干片，但是必須滿足所有的榫頭的厚度和不能超過軌條內槽的高度。以下對本專利技術做進一步描述。一種用于測定土體剪切強度的剪切裝置，見圖3 9。該裝置主要由上剪切盒2、兩片帶槽軌條14、剪切疊環片19、22、25、下剪切盒7等部分組成。具體是在上下剪切盒之間加裝兩片帶槽軌條，再將剪切疊環從下至上依次放置到兩片軌條內槽之中，剪切疊環在軌條內可以相互移動，再將試樣置于上、下剪切盒以及疊環的填料筒內21、24、27。試驗時，上剪切盒固定不動，下剪切盒及兩片帶槽軌條沿剪切方向一起移動，軌條間的疊環可以在上、下剪切盒之間相互錯動，疊環與疊環之間也可以相互移動，互不影響，以此來模擬發生在土體內部剪切帶的變形機制。軌條的高度(也就是剪切帶的厚度)，可以根據實際情況來確定。對于粘性土，其高度一般可取l_2cm，對于粗粒土，其高度可取最大顆粒粒徑的(-1)倍。剪切疊環優選由頂部剪切疊環19、中間剪切疊環22、底部剪切疊環25三片組成，根據實際需要，可以通過增加中間剪切疊環來滿足剪切帶厚度的變化，剪切疊環的厚度可根據需要來定，一般可取O. 2-0. 5cm。本專利技術在直剪裝置的上、下剪切盒之間，通過在試樣內部設置一個具有一定厚度的剪切錯動帶，來反映土體剪切破壞的變形機制，該專利技術同時具有直剪裝置和單剪裝置各自的優點，又克服了兩種裝置各自的缺點，適用于土體尤其是粗粒土的抗剪強度測試。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是本專利技術的剪切裝置能提供了一個剪切錯動帶，具有單剪裝置的優點，解決了直剪裝置因人為確定剪切面所帶來的三個問題；與此同時，這種裝置使得剪切只發生在剪切錯動帶以內，而剪切帶以上的上剪切盒的土體并沒有剪切變形，這就克服了單剪裝置中剪切面以上整個土體都存在剪切變形而全部被視為剪切帶的問題。本專利技術在試樣內部提供了一個潛在的剪切錯動帶，剪切變形主要發生在剪切帶土體內，剪切帶以上土體并不發生剪切變形，這一受力狀態與實際情況完全吻合，消除了目前 剪切試驗中所采用的直剪裝置以及單剪裝置技術上的缺點，從而進一步保證了試驗結果的真實性和準確性。 以下結合附圖和實施例對本專利技術作進一步闡述。附圖說明圖I是現有直剪儀的結構示意 圖2是現有單剪儀的結構示意 圖3是本專利技術所述下剪切盒的結構示意 圖4是本專利技術所述上剪切盒的結構示意 圖5是本專利技術所述帶槽軌條的結構示意 圖6是本專利技術所述頂部剪切疊環的結構示意 圖7是本專利技術所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種測試土體強度的剪切裝置，包括上剪切盒（2）和下剪切盒（7），其特征在于，所述下剪切盒（7）和通過反力支架（1）固定連接在反力板上的上剪切盒（2）之間設有剪切滑動部，所述下剪切盒（7）上設有剪切時約束上剪切盒（2）的約束部件；所述剪切滑動部包括帶槽軌條（14）和部分置于帶槽軌條（14）的軌條內槽（16）內的多片剪切疊環（19,22,25）；所述上剪切盒（2）、下剪切盒（7）和剪切疊環（19,22,25）均具有用于放置試樣（30）的填料筒（3,11,21,24,27）。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭凱，馮樹榮，蔡昌光，
申請(專利權)人：中國水電顧問集團中南勘測設計研究院，
類型：發明
國別省市：
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