CN102494958A

CN102494958A - 组装式变尺寸双面剪切仪

Info

Publication number: CN102494958A
Application number: CN2011104120691A
Authority: CN
Inventors: 郑星; 符文熹
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种用于进行多种可变尺寸岩土试样的直剪试验的组装式变尺寸双面剪切仪，其上、下剪切盒、中间剪切层均采用由可相互层叠连接的试样盒刚性组件组成的组装式变尺寸试样盒套件，每套试样盒刚性组件包括多个相互嵌套的装样环，内侧装样环被外侧装样环轴向单向限位；分别组成上、下剪切盒的刚性组件各自锚固在一起，上、下剪切盒中各有一套刚性组件最外侧装样环上设置滚动支撑匹配结构，位于下剪切盒底部的各个装样环上都开设有排水槽，并可根据试验要求关闭排水功能。其可进行土样与软岩的双剪切面直剪试验，亦可进行硬岩的无侧限单轴压缩试验，仪器操作简单，便于维护，可拆卸，环境适应性好，适合于室内外岩土直剪压缩试验中使用。

Description

组装式变尺寸双面剪切仪

技术领域

本发明涉及一种试验装置，主要用于进行室内或野外岩土体双剪切面直剪试验。

背景技术

在岩土工程领域，通过试验获取目标工程区域内岩土体的力学参数指标常常是必不可少的途径。目前主要通过室内试验得出岩土体的强度指标。室内试验包括大、小三轴试验，直剪试验等。室内直剪试验包括标准环刀直剪与大尺寸的方盒直剪。这些试验都需要在室内完成，但是：第一，都是在固定试样尺寸下对试样进行剪切，不能实现试样尺寸上的变化；第二，很少进行双面剪试验，尤其是目前还很少见有关双面剪切仪及相关试验的报道。

根据实际工程情况看，常规的单面直剪仪在人为设定的剪切面上可能存在不均匀性。另外，现场岩体中沿断层或滑带滑动过程并非是一平整的破裂面，有时表现出明显的剪切带破坏。因此，有必要开发研制与之相匹配的对一定厚度的剪切带进行试验的双面剪仪器。

同时，为了能研究同一岩土体试样在尺寸变化时的抗剪强度关系，能研究土体力学特性的尺寸效应变化规律并能在野外开展试验，急待开发出一套具有双面剪切功能的仪器，要求该仪器具有施加反力较大、体积较小、重量较轻，试验的放样装置具有尺寸可变性，可以方便地拆卸组装的特点，从而便于携带至野外进行不同尺寸(包括不同高径比和不同高宽比)岩土试样的剪切试验。

发明内容

为了克服现有直剪仪只适用于确定尺寸试样的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种组装式变尺寸双面剪切仪，它能够用于土样与软岩的变尺寸双剪面剪切试验。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：组装式变尺寸双面剪切仪，包括反力架、试样盒和与反力架连接并设置在反力架与试样盒之间的水平加载装置、垂直加载装置，所述试样盒包括上剪切盒、下剪切盒和设置在上剪切盒和下剪切盒之间的中间剪切层，中间剪切层和上剪切盒、下剪切盒之间分别设置有滚动支撑，所述上剪切盒、下剪切盒、中间剪切层均采用组装式变尺寸试样盒套件，所述组装式变尺寸试样盒套件由至少两套可相互层叠连接的试样盒刚性组件组成，每一套试样盒刚性组件包括至少两个相互嵌套的装样环，各相邻两个装样环中，位于内侧的装样环的外缘与位于外侧的装样环的内缘相贴合，位于内侧的装样环被位于外侧的装样环轴向单向限位；组成组装式变尺寸试样盒套件的其中一套试样盒刚性组件中最外侧的装样环上设置有滚动支撑匹配结构。

所述各相邻两个装样环中，位于内侧的装样环外缘设置有定位止口，位于外侧的装样环内缘设置有与对应定位止口相应的定位槽。

所述的试样盒刚性组件还包括一组与定位槽匹配的填补件。

所述各装样环的定位止口和/或定位槽有四个，并呈中心对称布置。

所述其中一套试样盒刚性组件的各个装样环上都开设有排水槽，当各装样环以设定方式嵌套时，各个装样环上的排水槽组成通槽，否则其中至少有两个相邻的装样环上的排水槽相互错开。

所述设置有滚动支撑匹配结构的装样环的外缘呈正方形，且外缘上设置有两个固定耳。

所述压缩仪还包括一组传力板，该组传力板中的各块板分别与试样盒刚性组件中的不同装样环的内缘相匹配，传力板的中心位置设置有与垂直加载装置匹配的沉孔。

所述传力板为布设有透水孔的透水板。

所述反力架包括底板、垂向反力板、水平反力柱和四根矩形分布的立柱，立柱和水平反力柱均为丝杆，底板和垂向反力板相互平行且与各立柱垂直并通过螺母固定在各立柱上，在水平反力柱上螺纹连接有水平反力座，水平加载装置的固定端与水平反力座相接触。

本发明的有益效果是：可以实现岩、土试样变直径、变高度的组合直剪与压缩试验，质量较轻、便于携带，可拆卸，适用于室内尤其是室外的岩土体剪切压缩试验；仪器便于维护，零部件加工容易，具有环境适应性好、操作简单、成本低、一般人员稍经指导就可以进行操作的特点，适合于在野外现场原状岩土直剪压缩试验中推广使用。

附图说明

图1是本发明的组装式变尺寸双面剪切仪的主体结构示意图。

图2是试样盒刚性组件(带排水槽)的示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是一般的试样盒刚性组件的示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图4中试样盒刚性组件的其中一个装样环的主视图。

图7是图6的A-A剖视图。

图8是图6的B-B剖视图。

图9是图4中试样盒刚性组件的其中一个装样环的主视图。

图10是图4中试样盒刚性组件的其中一个装样环的主视图。

图11是最外侧的装样环(带滚珠槽)的示意图。

图12是图11的C-C剖视图。

图13是传力板(设置有透水孔)的示意图。

图14是传力板(无透水孔)的示意图。

图15是填补件的放大示意图。

图中标记为，1-反力架，2-水平加载装置，3-垂直加载装置，4-试样盒，41-上剪切盒，42-下剪切盒，43-中间剪切层，51-滚动支撑，52-滚动支撑，6-传力板，11-底板，12-立柱，13-垂向反力板，14-水平反力柱，15-水平反力座，16-螺母，17-垂直加载装置滚动支撑，18-钢板，19-拉板，20-销，40-试样盒刚性组件，61-沉孔，62-透水孔，400-装样环400，401-最外侧的装样环，402-定位止口，403-定位槽，404-填补件，405-滚珠槽，406-排水槽，407-固定耳，408-螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1～图15所示，本发明的组装式变尺寸双面剪切仪包括反力架1、试样盒4和与反力架1连接并设置在反力架1与剪切装置4之间的水平加载装置2、垂直加载装置3，所述试样盒4包括上剪切盒41、下剪切盒42和设置在上剪切盒41和下剪切盒42之间的中间剪切层43，中间剪切层43和上剪切盒41、下剪切盒42之间分别设置有滚动支撑51、52，所述上剪切盒41、下剪切盒42、中间剪切层43均采用组装式变尺寸试样盒套件，所述组装式变尺寸试样盒套件由至少两套可相互层叠连接的试样盒刚性组件40组成，每一套试样盒刚性组件40包括至少两个相互嵌套的装样环400，各相邻两个装样环400中，位于内侧的装样环400的外缘与位于外侧的装样环400的内缘相贴合，位于内侧的装样环400被位于外侧的装样环400轴向单向限位，当最外侧的装样环401相互固定连接后，内侧的装样环400因该轴向单向限位也同时被固定；组成组装式变尺寸试样盒套件的其中一套试样盒刚性组件40中最外侧的装样环401上设置有滚动支撑匹配结构。

上剪切盒41、下剪切盒42、中间剪切层43均采用组装式变尺寸试样盒套件，所述组装式变尺寸试样盒套件由至少两套可相互层叠连接的试样盒刚性组件40组成，是为了与岩土试验规范中试样高径比的要求相适应，试样盒刚性组件40中的各个装样环400具有相同的厚度，组成同一套组装式变尺寸试样盒套件的各套试样盒刚性组件40也具有相同的厚度，当试样盒刚性组件40最内侧的装样环400大小不同时，其内腔的横截面积相应发生变化，组装式变尺寸试样盒套件所包含的可相互层叠连接的试样盒刚性组件40的层数也可相应作调整，即放样装置的截面积和高度可调整变化，就能够使试样盒4与不同尺寸的试样相匹配，从而将同一直剪仪用于不同尺寸试样的剪切试验。

显然，考虑到各组装式变尺寸试样盒套件组装后的放置位置和方便固定，试样盒刚性组件40中，将其中一套试样盒刚性组件40的滚动支撑匹配结构设置在各装样环400能够相互嵌套支撑时的顶面，而另一套试样盒刚性组件40的滚动支撑匹配结构设置在各装样环400能够相互嵌套支撑时的底面，而用作构成中间剪切层43的试样盒刚性组件40，当只有一层时，其顶面和底面均须设置滚动支撑匹配结构，以满足在变化到最薄剪切层时能做双剪切面剪切试验；当中间剪切层43由多层试样盒刚性组件40构成时，其上部一层的上表面和下部一层的下表面均须设置滚动支撑匹配结构。换句话说，用于中间剪切层43的试样盒刚性组件40需要至少其中有一套试样盒刚性组件40的顶面和底面均设置滚动支撑匹配结构，而另有至少一套试样盒刚性组件40的底面设置滚动支撑匹配结构，以满足在变化到最薄剪切层时能做双剪切面剪切试验。

从试验要求来说，通常上剪切盒41、下剪切盒42各由相同套数的试样盒刚性组件40构成，以保证剪切面位于试样正中，且上剪切盒41、下剪切盒42、中间剪切层43相对的那一层应使用最外侧的装样环401上设置有滚动支撑匹配结构的那套试样盒刚性组件40，以方便安装滚动支撑5或滚动支撑51、52。另外，通常要求各层中装样环400有较高的同轴度，以保证试验精度。

装样环400的内腔截面形状根据试验需要通常为圆形或方形，以考察试样截面形状的变化对试验结果的影响。优选为每一台压缩仪配备圆孔试样盒刚性组件和方孔试样盒刚性组件各若干套。

如图4～图10所示，因为层叠安装时都是通过最外侧的各装样环401来连接的，因此在各相邻两个装样环400中，位于内侧的装样环400外缘设置有定位止口402，位于外侧的装样环400内缘设置有与对应定位止口402相应的定位槽403，以降低装样环400的加工精度要求，保证试样盒刚性组件40中各装样环的同轴度，进而避免上下层位于同一径向位置的装样环400之间发生偏心以致装入的试样不满足试验要求。当装样环400为圆环，最好设置定位止口402和定位槽403。

如图4～图10及图15所示，此时，为了保证装入的试样完全符合试验要求，提高试验精度，所述的试样盒刚性组件40还包括一组与定位槽403匹配的填补件404，所述各个空心环上宜采用相同数量且形状和大小也相同的定位槽403。

如图2和图3所示，为了实现排水剪切或不排水剪切，可将所述其中一套试样盒刚性组件40的各个装样环400上都开设有排水槽406，当各装样环400以设定方式嵌套时，各个排水槽406相互连通，以用于排水剪切，以设定方式以外的其它方式嵌套时，要使其中至少两个相邻的装样环400上的排水槽406相互错开，只要有其中两个相邻的装样环400上的排水槽406相互错开就可使得排水槽406封闭。若需要做最大尺寸试样的不排水剪切试验时，将任何一层未设有排水槽的试样盒刚性组件40置于下剪切盒42的最底部即可。

如图4～图10所示，优选所述各装样环400的定位止口402和/或定位槽403有四个，并呈中心对称布置，对称结构的装样环400有利于提高组装效率，并且方便了排水槽406的设置。此时，相应每套试样盒刚性组件40的填补件404的数量也是四个，此时，设计排水槽406连通时所在的两条直线相互不垂直即可实现排水与不排水剪切可共用同一套试样盒刚性组件40。

需要注意的是，设有排水槽406的那套试样盒刚性组件40不应是设置有滚动支撑匹配结构的那套试样盒刚性组件40，以提高通用性，因为设有排水槽406的那套试样盒刚性组件40必须位于下剪切盒42的底部，且排水槽406所在的面位于最底部。用于构成中间剪切层43的各套试样盒刚性组件40均不需要设置排水槽406。

组装式变尺寸双面剪切仪的水平加载装置2是作用于试样盒4的中间剪切层43。为了方便水平加载装置2作用于中间剪切层43，所述设置有滚动支撑匹配结构的装样环401的外缘呈正方形，且外缘上设置有两个固定耳407，在上下对应的两组固定耳407中插入定位销，对分属于上剪切盒41、下剪切盒42、中间剪切层43的三组试样盒刚性组件40进行径向定位，保证同轴度，确保试样尺寸满足试验要求，提高试验精度。装样完毕后将定位销抽出即可。

如图1所示，在试验时，上剪切盒41与下剪切盒42是固定的。下剪切盒42通常通过螺栓锚固在底板11上，上剪切盒41则通过四组拉板19、销20及上剪切盒41上的固定耳407与四根立柱12连接固定起来。

为方便将构成组装式变尺寸试样盒套件的各套试样盒刚性组件40层叠连接，可以在各套试样盒刚性组件40的最外侧装样环400上加工出销孔或螺栓孔408，通过销或螺栓连接层叠的各套试样盒刚性组件40，此时需要注意的是设置有滚动支撑匹配结构的那套试样盒刚性组件40上的销孔或螺栓孔408应加工为盲孔。

为方便垂直加载装置3正压作用于试样，所述压缩仪还包括一组传力板6，该组传力板6中的各块板分别与各个装样环400的内缘相匹配，传力板6的中心位置设置有与垂直加载装置3匹配的沉孔61。

当需要用于排水剪切时，所述传力板6为布设有透水孔62的透水板。实际运用中，最好各配置一组不透水钢板和透水钢板作为传力板6。

为消除上、下剪切盒与中间剪切层43之间滑动摩擦对试验结果的影响，需要在中间剪切层43分别与上剪切盒41、下剪切盒42相对的表面之间设置滚动支撑51、52，所述滚动支撑51、52一般采用钢珠，因此，所述与滚动支撑51、52匹配的结构通常为两列平行且相对于装样环400的中心对称设置的滚珠槽405。

剪切试验通常要求以试样正中间的横截面作为剪切面，当放样装置可调整时，显然，相应的需要将放样装置与水平加载装置2之间的相对位置作调整，此时，可以通过在放样装置下面加调整垫块的方式进行调整，也可以通过调整水平加载装置2的竖向高度的方式进行调整，为了减轻整套设备的重量，优选以后一种方式进行调整，如图1所示，所述反力架1包括底板11、垂向反力板13、水平反力柱14和四根矩形分布的立柱12，立柱12和水平反力柱14均为丝杆，底板11和垂向反力板13相互平行且与各立柱12垂直并通过螺母16固定在各立柱12上，在水平反力柱14上螺纹连接有水平反力座15，水平加载装置2的固定端与水平反力座15相接触。

需要说明的是，除反力架1、水平加载装置2、垂直加载装置3等以外，剪切仪必不可少的组成部分还包括数据采集和记录系统，在这些方面，本发明的组装式变尺寸双面剪切仪可参考使用现有技术，本发明的主要改进在于试样盒4，试样盒4有时也被称为放样装置。

实施例：

如图1～图15所示，本发明的组装式变尺寸双面剪切仪，其包括了实验室直剪试验的标准尺寸，在人为地设置了双剪切面后，可对土体及软岩试样施加数级垂向荷载进行双面剪切试验。

首先利用2.5cm厚度的钢板，制作编号为①～⑧的八套试样盒刚性组件40，即用于构成上剪切盒41和下剪切盒42的试样盒刚性组件40的厚度为2.5cm，每套试样盒刚性组件40由四个同心的钢环组成，其中最外一层钢环外缘为正方形，边长27cm，内部以其形心为圆心被掏掉直径为20cm的圆柱从而形成一个空心环一，空心环一上设置有螺栓孔408，紧接着是一个外径20cm、内径15cm的空心环二，被正方形钢环所嵌套，接着此环嵌套一个外径15cm、内径10cm的空心环三，空心环三则嵌套外径10cm、内径直径6.18cm的空心环四，为实现各环的轴向单向限位，以便于固定各装样环，避免各环之间在剪切过程中的相对移动以及方便排水槽的对位，各环上相应设置定位止口402和定位槽403，定位槽403设在顶面上，从而实现相对定位和轴向单向限位。此外，制作透水和不透水的传力板6各一组，每组传力板6有四块板，均为圆板，直径分别是20cm、15cm、10cm、6.18cm。

若各套试样盒刚性组件40的装样环400内腔截面形状为正方形，则相应的空心环一为外缘边长27cm、内缘边长17.72cm的“回”形环，空心环二为外缘边长17.72cm、内缘边长13.29cm的“回”形环，空心环三为外缘边长13.29cm、内缘边长8.86cm的“回”形环，空心环四为外缘边长8.86cm、内缘边长5.475cm的“回”形环，即正方体试样的截面积与圆柱体试样的截面积相当，相应的透水或不透水的传力板6为正方形板，边长分别是17.72cm、13.29cm、8.86cm、5.475cm。

试样盒刚性组件40通过嵌套的方式实现试样的径向尺寸变化，各装样环400能够相互嵌套支撑并借助最外层装样环401的相互连接而固定，当使用标准内径为6.18cm的装样环以外的其它装样环与试样接触时，接触试样的最内侧的空心环的各定位槽403内相应以填补件404填补，以免装样时试样挤入定位槽403内，从而保证试样尺寸准确。

组成中间剪切层43的组装式变尺寸试样盒套件包括一套或数套高度为2cm的试样盒刚性组件40，现假定由四套编号分别是⑨⑩

的试样盒刚性组件40组成中间剪切盒，该四套试样盒刚性组件40所包含的装样环的基本形状、尺寸与用于构成上剪切盒41或下剪切盒42的试样盒刚性组件40相同，但由于该四套试样盒刚性组件40需固定为一体，所以其最外侧的装样环401的外缘上均设置有固定耳407，以便试验时用螺栓锚固在一起。⑨号和号试样盒刚性组件40的局部构造有不同：

第⑨号试样盒刚性组件40位于中间剪切层43的上部，其最外侧装样环401的顶面设置有滚珠槽405，并设置了固定耳407；

第

号试样盒刚性组件40位于中间剪切盒的下部，其最外侧装样环401的底面设置有滚珠槽405，并设置了固定耳407。

当中间剪切层只由一层试样盒刚性组件40，比如只由⑨构成时，则⑨号刚性组件上下表面均需设滚珠槽405。

如图1～图15所示，本发明的组装式变尺寸双面直剪仪包括由垂向反力板13、四根呈正方形分布的立柱12、底板11、水平反力柱14、水平反力挡板15及若干螺母16组成的反力架1，上剪切盒41、下剪切盒42和中间剪切层43以及由垂直加载装置3、水平加载装置2和垂直加载装置滚动支撑17组成的反力系统。上剪切盒41、下剪切盒42和中间剪切层43的高度由各自包含的试样盒刚性组件40的层数决定，上剪切盒41、下剪切盒42各可组合出2.5cm、5cm、7.5cm、10cm四个高度，中间剪切层43可组合出2cm、4cm、6cm、8cm四个高度。需要注意的是，上剪切盒41中的④号试样盒刚性组件40必须放在底部，因为其上设有滚珠槽405，同时下剪切盒42中的⑤号试样盒刚性组件40必须放在上部，其上同样设有滚珠槽405，排水剪切时，下剪切盒42中的⑧号试样盒刚性组件40必须放在底部，因为其上设有排水槽406。

以进行2cm剪切层双剪面剪切试验为例，中间剪切层43仅由第⑨号试样盒刚性组件40构成，中间剪切层43厚度为2cm。

将编号为①、②、③、④的试样盒刚性组件40层叠固定形成上剪切盒41，编号为⑤、⑥、⑦、⑧的试样盒刚性组件40层叠固定形成下剪切盒42。

每层试样盒刚性组件40的空心环一的四个角点及四边中点都钻有螺栓孔408，可方便地用一定长度的螺栓将一定套数的试样盒刚性组件40固定在一起从而实现试样在高度上的变化。

为实现垂直加载装置3在竖直方向上的移动，反力架1上的四根立柱12采用四根丝杆，其与垂向反力板13、底板11一起用螺母16固定，这样可实现垂向反力板13在立柱12任意高度处的定位。

试验开始时，先组装仪器。将立柱12、水平反力柱14用螺母16与底板11锚固在一起，按照规范所规定的试样径高比，将所需层数的下剪切盒42与底板11用螺栓锚固在一起，接着在⑤号试样盒刚性组件40的滚珠槽405内放入适量经润滑后的钢珠。接着将⑨号试样盒刚性组件40扣在下剪切盒42上，注意滚珠槽405之间的对位。接着在⑨号试样盒刚性组件40的上部滚珠槽405内放入滚珠，将锚固好的上剪切盒41反扣上去，并注意滚珠槽405的对位。

为避免层叠在一起的上剪切盒41、下剪切盒42及中间剪切层43在装样时沿着剪切面的滚珠排滑动，如图11所示，在剪切面附近的④、⑤、⑨号试样盒刚性组件40的装样环401上各设有两个固定耳407，只要用一根销钉插入固定耳407中就可将试样盒4固定，装样完毕后抽出销钉即可。

当中间剪切层43由多层试样盒刚性组件40构成时，在下剪切盒42组装完成后，需将组成中间剪切层43的各层试样盒刚性组件40用螺栓固定在一起，再将上剪切盒41扣上，然后用销钉将上剪切盒41、中间剪切层43、下剪切盒42固定在一起。

装样时，由于仪器结构的特殊性，除直径6.18cm的试样外，其他直径试样装样时，每层在套好目标直径对应的空心环后，应该用填补件404将留出的定位槽403填满以免装样时试样被挤入槽中。

装样时，对于人工配置的土样，按试验标准将其逐层装入试样盒4内即可。对于原状土，应使用特制的取样筒将所取原状样小心地放入组装好的试样盒4内进行试验。软岩试样的尺寸也应与对应的试样盒4内部尺寸对于土样而言，试样装填完毕后，视试验的排水与否在试样顶部加装相应尺寸的透水或不透水的传力板6。对于软岩而言，不需考虑排水问题。

垂向反力板13用螺母固定在立柱12上适当的位置并尽量将其调整为水平状态。将刻有滚珠槽的两块钢板及润滑过的钢珠组装成垂直加载装置滚动支撑17后安放于垂直加载装置3和垂向反力板13之间，让垂直加载装置3稍微向试样施力后即可将其与垂直加载装置滚动支撑17的下层钢板之间相互固定。将水平加载装置2安放在以一定厚度的木墩制作的支座上，其后端与水平反力座15接触，水平反力座15与水平反力柱14螺纹连接，从而可调整水平加载装置2的高度，水平加载装置2的前端与上剪切盒41靠近剪切面的④号试样盒刚性组件40相接触，尽量减小水平施力时对剪切面的扭矩。

在中间剪切层43上安装测量试样水平与垂直变形的机械或数显千分表，施加一定的垂向压力即可进行剪切试验。按《土工试验规程》进行快剪试验、固结快剪试验、慢剪试验。每组试验应制备4至5个试样，其密度差值不得大于0.03g/cm³，含水率差值不得大于1％。在不同压力下进行试验，各级垂直压力级差大致相同。软岩的直剪试验与土样的直剪操作方式大致相同，只是试验过程中不需要排水。

上述的组装式变尺寸双面剪切仪也可用于进行土样压缩试验，此时，试样盒4只包括下剪切盒42，按《土工试验规程》规定，本仪器适用于最大粒径为2.5cm的粗粒土，此时试样直径应为20cm，高度应为10cm。也可对其他尺寸的试样进行试验，但对应的试样最大粒径应按规范相应减小。同样按此规范为其他土类的原状样或扰动样进行制样并试验。

安装千分表测量试样的垂向变形。施加各级垂向压力，设土层最大实际压力为200m级土石坝，最大垂向压力即4MPa左右，则试验施加的最后一级压力为4200KPa左右。压力等级一般为50、100、200、400、800、1600、3200、4200KPa，此时垂直加载装置3的最小额定加载能力为15吨。

水平加载装置2和垂直加载装置3都可以使用最小额定加载能力为15吨的千斤顶。垂直加载装置3的强度要能够达到为最大尺寸试样压缩试验提供4.2MPa的垂向压力。按照规范，本实施例所述的双面剪切仪可实现最大粒径2.5cm的粗粒土的直接剪切。

Claims

1.组装式变尺寸双面剪切仪，包括反力架(1)、试样盒(4)和与反力架(1)连接并设置在反力架(1)与试样盒(4)之间的水平加载装置(2)、垂直加载装置(3)，所述试样盒(4)包括上剪切盒(41)、下剪切盒(42)和设置在上剪切盒(41)和下剪切盒(42)之间的中间剪切层(43)，中间剪切层(43)和上剪切盒(41)、下剪切盒(42)之间分别设置有滚动支撑(51、52)，其特征是：所述上剪切盒(41)、下剪切盒(42)、中间剪切层(43)均采用组装式变尺寸试样盒套件，所述组装式变尺寸试样盒套件由至少两套可相互层叠连接的试样盒刚性组件(40)组成，每一套试样盒刚性组件(40)包括至少两个相互嵌套的装样环(400)，各相邻两个装样环(400)中，位于内侧的装样环(400)的外缘与位于外侧的装样环(400)的内缘相贴合，位于内侧的装样环(400)被位于外侧的装样环(400)轴向单向限位；组成组装式变尺寸试样盒套件的其中一套试样盒刚性组件(40)中最外侧的装样环(401)上设置有滚动支撑匹配结构。

2.如权利要求1所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述各相邻两个装样环(400)中，位于内侧的装样环(400)外缘设置有定位止口(402)，位于外侧的装样环(400)内缘设置有与对应定位止口(402)相应的定位槽(403)。

3.如权利要求2所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述的试样盒刚性组件(40)还包括一组与定位槽匹配的填补件(404)。

4.如权利要求2所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述各装样环(400)的定位止口(402)和/或定位槽(403)有四个，并呈中心对称布置。

5.如权利要求1～4中任意一项权利要求所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述其中一套试样盒刚性组件(40)的各个装样环(400)上都开设有排水槽(406)，当各装样环(400)以设定方式嵌套时，各个装样环(400)上的排水槽(406)组成通槽，否则其中至少有两个相邻的装样环(400)上的排水槽(406)相互错开。

6.如权利要求1～4中任意一项权利要求所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述设置有滚动支撑匹配结构的装样环(401)的外缘呈正方形，且外缘上设置有两个固定耳(407)。

7.如权利要求1～4中任意一项权利要求所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述压缩仪还包括一组传力板(6)，该组传力板(6)中的各块板分别与试样盒刚性组件(40)中的不同装样环(400)的内缘相匹配，传力板(6)的中心位置设置有与垂直加载装置匹配的沉孔(61)。

8.如权利要求7所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述传力板(6)为布设有透水孔(62)的透水板。

9.如权利要求1～4中任意一项权利要求所述的组装式变尺寸双面剪切仪，其特征是：所述反力架(1)包括底板(11)、垂向反力板(13)、水平反力柱(14)和四根矩形分布的立柱(12)，立柱(12)和水平反力柱(14)均为丝杆，底板(11)和垂向反力板(13)相互平行且与各立柱(12)垂直并通过螺母(16)固定在各立柱(12)上，在水平反力柱(14)上螺纹连接有水平反力座(15)，水平加载装置(2)的固定端与水平反力座(15)相接触。