CN101105432A - 剪切蠕变仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种剪切蠕变仪，包括试验台，位于试验台上设置有由下剪切盒和上剪切盒组成的剪切盒，所述剪切盒的顶部设置有承压盖，承压盖上设置有压力传感器，上剪切盒的一侧与拉力传感器连接。所述压力传感器通过传力框架与垂直压力加载滑轮组连接；下剪切盒通过牵引绳与水平剪力加载滑轮组连接；设置在垂直压力加载滑轮组和水平剪力加载滑轮组上的牵引绳的活动端与砝码连接。本发明设计合理，滑轮组结构简单、灵活、实用，测试准确度高，工作性能稳定，使用操作方便。

Description

剪切蠕变仪
技术领域
本发明涉及岩土工程领域中用于测定土的蠕变特性的装置，特别涉及一种剪切蠕变仪。
背景技术
在理想状况下，土体试件是在竖向作用力即正应力Fv和水平作用力即剪应力Fb的共同作用下破坏，其中Fv必须是竖向作用力，试件的理想破坏形式应为一侧相对于另一侧的平行错动。目前国内使用的流变仪普遍采用长杠杆机构来施加垂直和水平荷载，然而采用杠杆机构施加荷载存在有以下几方面的缺陷：(1)国内普遍采用的剪切仪的剪切盒尺寸偏小，面积一般为30cm2，土样剪切时先从试样边缘开始，而圆形盒一开始就在边缘处形成了明显的应力集中现象，靠近剪切盒的作用点处剪应力最大，在整个剪切过程中，始终存在剪应力分布不均匀的问题；(2)土样一旦变形，杠杆会倾斜，垂直力的方向会因杠杆倾斜而改变，实验中所施加的力Fv越来越大，杠杆与水平方向的夹角也越来越大，Fv并不是始终垂直于剪切面，而是与竖直方向有一夹角，随着对实验精度要求的提高，从而导致了加载误差也越来越大，导致试验数据的较大偏差，实验证明，Fv不垂直时所得的内摩擦角和粘聚力均大于Fv垂直时的值；(3)双向均采用杠杆加力，使得设备体积庞大，由于杠杆的长度不能太长，加载值有限，荷载量达不到试样实际受力。最大水平剪应力为300kPa，垂直正应力为400kPa。如果考虑到上述第一项缺陷，增大试样面积，如增大到10×10＝100cm2，如果采用传统杠杆加力机构，提供的最大水平应力和垂直正应力分别为90kPa和120kPa，相当于深度不足6米处土样所受的天然应力。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单、工作性能稳定、准确度高、使用操作方便的剪切蠕变仪。
本发明的技术方案是：一种剪切蠕变仪，包括试验台1，位于试验台1上设置有由下剪切盒2和上剪切盒3组成的剪切盒，所述剪切盒的顶部设置有承压盖4，承压盖4上设置有压力传感器5，上剪切盒3的一侧与拉力传感器10连接，其特征在于：所述压力传感器5通过传力框架6与垂直压力加载滑轮组8连接；下剪切盒2通过牵引绳与水平剪力加载滑轮组7连接；设置在垂直压力加载滑轮组8和水平剪力加载滑轮组7上的牵引绳的活动端与砝码9连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明以滑轮组取代传统仪器的杠杆机构，用以扩大由砝码给土样施加的垂直压力和水平剪力，因此它结构简洁，体积小，工作稳定，测试准确度高。
(2)滑轮组机构灵活性好，如果所需要的垂直或水平荷载很大时，可以两个滑轮组并用，也可以更换大量程的滑轮组，从而满足实际工程的需要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明包括试验台1，位于试验台1上设置有由下剪切盒2和上剪切盒3组成的剪切盒，所述剪切盒的顶部设置有承压盖4，承压盖4上设置有压力传感器5，上剪切盒3的一侧与拉力传感器10连接；所述压力传感器5通过传力框架6与垂直压力加载滑轮组8连接；下剪切盒2通过牵引绳与水平剪力加载滑轮组7连接；设置在垂直压力加载滑轮组8和水平剪力加载滑轮组7上的牵引绳的活动端与砝码9连接。
所述剪切盒为方形。
所述垂直压力加载滑轮组8和水平剪力加载滑轮组7以及砝码9均设置在试验台1的下方。
本发明的垂直压力加载和水平剪力加载均采用滑轮组机构。滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合起来的既能省力又能改变力的方向的装置。在实际工程中，一般大型滑坡的厚度可达到30m，由此估算土受到的最大水平剪应力为300kPa、最大垂直压应力为600kPa。在实验中，若土样面积大，直接用砝码给土样施加上述大小的力是不现实的，而采用杠杆加垂直力的量程也有限，随着土的变形也会产生一系列误差，若采用滑轮组机构则会有很好的灵活性。如果本发明的垂直压力加滑轮组8采用五个动滑轮和四个定滑轮组成时，则可将垂直压力扩大10倍(不计摩擦)，若要给土样施加600kPa的垂直压应力，当面积为100cm2时，所需荷载为6kN，而砝码9只需加到0.6kN时即可满足要求；水平剪力加载滑轮组7采用两个动滑轮和两个定滑轮组成，可将水平剪应力扩大5倍，若要给土样施加300kPa的水平剪应力，所需荷载为3kN时，砝码只需加到0.6kN即可。因此，水平和垂向荷载达到最大值，只加60kg的砝码是完全是可行的。

Claims (3)

1.一种剪切蠕变仪，包括试验台(1)，位于试验台(1)上设置有由下剪切盒(2)和上剪切盒(3)组成的剪切盒，所述剪切盒的顶部设置有承压盖(4)，承压盖(4)上设置有压力传感器(5)，上剪切盒(3)的一侧与拉力传感器(10)连接，其特征在于：所述压力传感器(5)通过传力框架(6)与垂直压力加载滑轮组(8)连接；下剪切盒(2)通过牵引绳与水平剪力加载滑轮组(7)连接；设置在垂直压力加载滑轮组(8)和水平剪力加载滑轮组(7)上的牵引绳的活动端与砝码(9)连接。
2.根据权利要求1所述的剪切蠕变仪，其特征在于：所述剪切盒为方形。
3.根据权利要求1所述的剪切蠕变仪，其特征在于：所述垂直压力加载滑轮组(8)和水平剪力加载滑轮组(7)以及砝码(9)均设置在试验台(1)的下方。
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