CN101726443A - 一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪。它包括下剪切盒、上剪切盒和传压板。上剪切盒与下剪切盒中心线对齐，传压板的外围与上剪切板的内侧相配合；在下剪切盒内放一“II”字型板架，在“II”字型板架的下方，依据试验材料高度的不同放置不同厚度和数量的不锈钢垫片；上剪切盒依据试验材料的类型，可放置两块内挡板或在上剪切盒内放置上剪切板。本发明公开的剪切盒改装解决了以往不能同时对土工合成材料和颗粒性材料或土工合成材料之间的直剪试验，结构合理、简单、操作方便，能用于土工合成材料与颗粒性材料之间，土工合成材料之间刚性和柔性两种直剪试验，能保证在试验过程中有效剪切面积不变、试件能均匀受力以及剪切盒与试样的密贴，提高试验成果的准确性，大大增加了试验装置的利用率。

Description

一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪

技术领域

本发明涉及一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，适用于土工合成材料和土之间、土工合成材料之间刚性和柔性两种性质的直剪试验。

背景技术

目前一般是通过室内的直剪试验来研究界面的剪切特性的，但是目前研制的大型直剪仪存在一些不足，如只适用于土工合成材料之间的界面剪切试验，而不能适用于土工合成材料与细颗粒材料之间的剪切试验；或者上下剪切盒尺寸相等，在剪切过程中，受剪面发生变化，须在计算过程中给予一定的修订，从而导致试验数据的有效性较差；或在剪切过程中，由于受到较大的正应力，常常出现土工合成材料不能很好的固定在剪切盒上。本研究是在现有大型直剪仪的基础上，对剪切盒进行改装而成的，该装置具有可通过调整不锈钢垫片的厚度和数量来调整下剪切面的高度，上剪切面积大于上剪切面积，用不锈钢压条压紧土工合成材料，所用材质相对较轻等优点，很好地解决了土工合成材料与土之间、土工合成材料之间刚性和柔性两种性质的直剪试验同时在一台仪器上进行试验的可能，并也解决了在剪切过程中剪切面积变化的问题，具有一定的实用价值。

发明内容

本发明的目的是：为解决目前的直剪仪剪切盒或不能保证在剪切过程中剪切面积不变，或不能同时进行土工合成材料与土之间的直剪试验和土工合成材料之间的直剪试验的问题，本发明提供一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，既能进行土工合成材料与土之间的直剪试验，又能进行土工合成材料之间刚性和柔性两种性质直剪试验的大型直剪仪，同时该仪器还能保证在剪切过程中剪切面积不变，以及依据试验材料高度的不同调整下剪切面。该剪切盒结构合理、简单，操作方便，可提高试验数据的准确性，大大增加了试验装置的利用率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，包括下剪切盒、上剪切盒和传压板，其特征在于上剪切盒或上剪切板与下剪切盒中心线对齐，传压板的外围与上剪切盒的内侧相配合；在下剪切盒内放一“II”字型板架，在“II”字型板架的下方，依据试验材料高度的不同放置不同厚度和数量的不锈钢垫片。上剪切盒依据试验材料的类型，可添置两块内挡板或在上剪切盒内放置上剪切板。

其中，所述上剪切盒外围尺寸为340mm×250mm×100mm。

其中，所述上剪切盒内挡板所围成的剪切盒内尺寸为200mm×200mm×100mm。

其中，所述每个内挡板底部有5个螺孔，可通过不锈钢压条，将土工合成材料固定在其下表面，并在固定好的土工合成材料上装土。

其中，所述下剪切盒内“II”字型板架尺寸为296mm×250mm×182mm。

其中，所述“II”字型板架四周在沿其短边方向有凹陷宽度为20mm，斜向宽度为10mm，深度为3mm的凹槽，沿长边方向有凹陷宽度为10mm，斜向宽度为2mm，深度为3mm的凹槽。

其中，所述“II”字型板架四周的四个凹槽上共有22个螺孔，可通过不锈钢压条，将土工合成材料固定在其表面。

其中，所述下剪切盒内“II”字型板架，可依据试验材料高度的不同，调整放在“II”字型板架底部不锈钢垫片的厚度和数量，以保证下剪切面不变。

其中，所述上剪切板尺寸为300mm×200mm×20mm。

其中，所述上剪切板沿短边方向有凹陷宽度为30mm，深度为3mm的凹槽。

其中，所述上剪切板短边凹槽上共有10个螺孔，可通过不锈钢压条，将土工合成材料固定在其表面。

其中，所述下剪切盒内“II”字型板架、上剪切盒、内挡板、上剪切板皆由铝制材料制成。

本发明与现有技术相比，具有以下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1、由于下剪切盒内“II”字型板架可依据试验材料高度的不同，放置不同数量和厚度的不锈钢垫片，因此可调整下剪切面的高度，从而保证上下剪切面在试验过程中的有效接触，有利于提高数据精度。

2、由于上剪切盒采用内挡板，并在内挡板上预留螺孔，因此可同时对土工合成材料与土、土工合成材料之间刚性和柔性两种性质的直剪试验，提高了试验仪器的使用率。

3、由于下剪切盒尺寸比上剪切盒或上剪切板尺寸大，可以有效保证在试验过程中，剪切面积不变。

4、除不锈钢压条外，其余材料均采用铝制材料制成，相比常规的铸铜材料，不锈钢材料，具有质量轻，能适当减小系统摩擦，且价格低廉。

附图说明

图1本发明一个实例直剪仪的剪切盒的剖面图。

图2本发明另外一个实例直剪仪的剪切盒的剖面图。

图3上剪切盒的俯视图。

图4图2中A-A处剖面图。

图5图2中内隔横板的剖面图。

图6下剪切盒的俯视图。

图7下剪切盒横向的剖面图。

图8下剪切盒纵向的剖面图。

图9上剪切板的俯视图。

图10上剪切板的剖面图。

图11压条的俯视图。

图12压条的剖面图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图说明如下：如图1所示，本土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，包括下剪切盒1、上剪切盒2和传压板3，上剪切盒2与下剪切盒1中心线对齐，传压板3的外围与上剪切盒2的内围相配合；在下剪切盒1内放一“II”字型板架5，在“II”字型板架5的下方，可以依据试验材料高度的不同放置不同厚度和数量的不锈钢垫片6。图1示出，“II”字型板架5比下剪切盒内尺寸要稍微小一点，这是为了方便“II”字型板架的进出。参见图1，“II”字型板架5的高度要比下剪切盒内高度低8mm，这是为了保证在对不同高度土工合成材料进行直剪试验时，由于试验材料本身高度的变化，导致剪切面相应发生变化，故通过调整“II”字型板架5下不锈钢垫片厚度和数量来调整受剪面，以保证上下剪切面在试验过程中的有效接触，有利于试验数据的准确性。

图3、图4和图5可清楚的看到在上剪切盒中间四块内挡板7，形成一边长为200mm的正方形剪切盒，该内挡板7用螺丝8固定在上剪切盒的外围挡板上，从而实现土工合成材料11和土12之间的直剪试验；在横向内挡板7的下部，有5个预留的螺孔，可以通过不锈钢钢条10将土工合成材料11固定在横向内挡板7外侧，之后，在正方形剪切盒内装土12，从而实现土工合成材料-土工合成材料-土之间的直剪试验。

参见图6、图7和图8，“II”字型板架5本身是通过螺丝8加以拼装，在“II”字型板架5的上表面，四周凹陷并有预留螺孔，其中，由于剪切试验中剪切的运动方向是沿长边进行的，故在“II”字型板架5的短边凹槽9尺寸相对较大，长边凹槽9放置不锈钢压条10进行加强，防止在剪切过程中，由于受到较大的摩擦力，土工合成材料11从不锈钢压条10中拔出或移位。

由图9和图10可知，上剪切板4短边两端有预留凹槽9和螺孔，可以通过不锈钢压条10，将土工合成材料11固定在上剪切板4的两端，从而实现土工合成材料之间的直剪试验。

图11和图12可以看到不锈钢压条10的形状以及其上螺孔的布置。

具体试验方法

本发明实施例直剪仪的试验过程，其特征在于具体操作步骤如下：

1、依据试验材料高度的不同，调整“II”字型板架5下方不锈钢垫片的厚度和数量；

2、用螺丝8通过不锈钢压条10将土工合成材料11固定在“II”字型板架5上的条形凹槽9上；

3、若试验是进行土工合成材料11与土12之间的直剪试验，则在固定好土工合成材料11的“II”字型板架5上，放置已固定好内挡板7的上剪切盒2，分层装入土12并击实；

4、在击实好的土12表面放置传压板3；

5、放置好位移传感器和应力传感器，设定好正应力和剪切速度，就可以开始进行直剪试验；

6、若试验是进行土工合成材料11之间的直剪试验，则在固定好土工合成材料11的“II”字型板架5上，放置上剪切板4(凹槽面向下)，用螺丝8将土工合成材料11用不锈钢压条10固定在上剪切板4两端的条形凹槽9上，再将上剪切盒2套在上剪切板4上，然后装入土12，余下同第4、5条；

7、若试验是进行土工合成材料11-土工合成材料11-土12之间的直剪试验，则在固定好土工合成材料11的“II”字型板架5上，放置固定好内挡板7的上剪切盒2，用螺丝8通过不锈钢压条10将土工合成材料11固定在内挡板7的外侧，再分层装入土并击实，余下同第4、5条。

Claims (5)

1.一种土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，包括下剪切盒(1)、上剪切盒(2)和传压板(3)，其特征在于上剪切盒(2)与下剪切盒(1)中心线对齐，传压板(3)的外围与上剪切盒(2)的内侧相配合；在下剪切盒(1)内放一“II”字型板架(5)，在“II”字型板架(5)的下方，依据试验材料高度的不同放置不同厚度或数量的不锈钢垫片(6)。

2.根据权利要求1所述的土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，其特征在于可用螺丝(8)将两块内挡板(7)固定在上剪切盒(2)的两个内壁上，或在上剪切盒(2)内放置上剪切板(4)。

3.根据权利要求1所述的土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，其特征在于所述“II”字型板架(5)表面四周沿长边、短边方向有条形凹槽(9)，可用螺丝(8)将土工合成材料(11)通过不锈钢压条(10)固定在“II”字型板架(5)端部的条形凹槽(9)上。

4.根据权利要求2所述的土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，其特征在于所述通过螺丝(8)用不锈钢压条(10)将土工合成材料(11)固定在内挡板(7)上。

5.根据权利要求2所述的土工合成材料之间及土工合成材料-土之间大型直剪仪，其特征在于所述上剪切板(4)沿短边两端设置有条形凹槽(9)，可用螺丝(8)将土工合成材料(11)通过不锈钢压条(10)固定在上剪切板(4)端部的条形凹槽(9)上。

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