CN102854069A - 大型直剪仪 - Google Patents

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丁金伟
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Abstract

本发明公开了一种大型直剪仪,其包括有底板及位于所述底板上的剪切盒,所述剪切盒上盒及剪切盒下盒,其还包括有顶挡板、一对立柱、横向液压动力装置及竖向液压动力装置,对所述立柱固定于所述底板上,且对所述立柱分别位于所述剪切盒的两侧,所述顶挡板固定于对所述立柱的上端,所述竖向液压动力装置固定于剪切盒的上方,并固定于所述顶挡板的下表面,所述横向液压动力装置固定于所述剪切盒的侧边。本发明大型直剪仪的结构简单,模块化程度高,改善了现有大型直剪仪自重大、造价高等不足,具有小型化、轻量化等优点,同时,提高了大型直剪仪的可靠性和试验操作的便捷性。

Description

大型直剪仪
技术领域
[0001] 本发明涉及ー种大型直剪仪,其适用于室内或者岩土体的直剪试验。
背景技术
[0002] 岩土工程的失稳绝大多数是有剪切破坏引起的,准确确定岩土体的抗剪强度參数在岩土工程建设中有重要意义,目前,常用的抗 剪强度參数測定方法有三轴试验和直剪试验,其中直剪试验由于操作简单、适用范围广而应用最为普遍。国内外众多的工程设计、施エ均将直剪试验作为测定岩土体抗剪强度指标的主要手段之一。大型直剪试验因为可以采用大尺寸试样,一定程度上改善了土体边界受力条件,克服了尺寸效应和边界效应的影响,因此大型直剪试验结果对于岩土工程稳定性分析更具參考意义。
[0003] 鉴于大型直剪仪在岩土工程中的重要作用,国内很多高校和科研机构均配备大型直剪仪,但现有技术的大型直剪仪结构复杂,自重大,造价也高,同时在降低剪切盒之间的摩擦力方面处理略有欠缺,这些都限制了该类型设备的普遍使用。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供ー种大型直剪仪,在能够实现对大尺寸试样直剪试验基础上,通过模块化设计,保持设备结构简单和操作方便,并提高其可靠性。
[0005] 本发明的目的是这样实现的:
[0006] ー种大型直剪仪,其包括有底板及固定于所述底板上的剪切盒,所述剪切盒上盒及剪切盒下盒,其还包括有顶挡板、ー对立柱、横向液压动カ装置及竖向液压动カ装置,对所述立柱固定于所述底板上,且对所述立柱分别位于所述剪切盒的两侧,所述顶挡板固定于对所述立柱的上端,所述竖向液压动カ装置固定于剪切盒的上方,并与所述顶挡板固定,所述横向液压动カ装置固定于所述剪切盒的侧边。
[0007] 通过所述顶挡板、对所述立柱及所述底板形成框架结构,通过简单的框架结构承受所述大型直剪仪在工作时的内力;同时,通过所述竖向液压动カ装置及所述横向液压动力装置分别对所述剪切盒内试样施加竖向压力和水平剪切力,实现对试样竖向加压的同时水平向剪切的目的,改善现有大型直剪仪结构复杂、自重大、造价高等不足。
[0008] 在其中一个实施例中,所述底板上固定有ー对第一导轨,所述剪切盒下盒上设有与所述第一导轨配合的滑块。
[0009] 通过所述第一导轨与所述滑块的配合,不仅限制了所述剪切盒下盒在所述横向液压动カ装置作用下移动的方向,且降低所述剪切盒下盒与所述底板的摩擦力。
[0010] 在其中一个实施例中,所述剪切盒上盒的两侧设有第二导轨,所述剪切盒下盒上设有与所述第二导轨配合的滚轮。通过所述滚轮和所述第二导轨的配合,不仅限制了所述剪切盒上盒与所述剪切盒下盒之间的移动方向,且降低所述剪切盒上盒与所述剪切盒下盒错动时候的摩擦力。
[0011] 在其中一个实施例中,所述大型直剪仪还包括有弯臂,在所述剪切盒上盒靠近所述横向液压动カ装置的一方设有挡板,所述弯臂的两端分别与对所述立柱抵持,所述弯臂的中部与所述挡板抵持。
[0012] 当所述剪切盒下盒在发生横向移动的过程中,所述弯臂能够将所述剪切盒上盒向所述剪切盒下盒移动的反方向抵持,避免其发生横向移动。
[0013] 在其中一个实施例中,所述弯臂为牛轭形弯臂。
[0014] 在其中一个实施例中,所述剪切盒上盒和所述剪切盒下盒采用可拆卸的固定方式固定。
[0015] 实施过程中,首先将所述剪切盒上盒和所述剪切盒下盒对齐,并通过固定件将两者固定住;将所述剪切盒整体沿着所述第一导轨推到所述竖向液压动カ装置的外侧,将所述剪切盒内装上试样,然后推回所述竖向液压动カ装置正下方;在所述横向液压动カ装置动作时,将所述剪切盒上盒和所述剪切盒下盒之间的固定件拆卸。 [0016] 在其中一个实施例中,其还包括有斜拉杆,所述斜拉杆的一端与所述顶挡板固定,所述斜拉杆的另一端与所述底板固定。
[0017] 在其中一个实施例中,所述横向液压动カ装置为液压油缸。
[0018] 在其中一个实施例中,所述竖向液压动カ装置为液压油缸。
[0019] 本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
[0020] 本发明通过所述顶挡板、对所述立柱、所述底板和所述斜拉杆为框架的简单结构来承受设备内力;竖向通过所述竖向液压动カ装置推动所述剪切盒上顶面的活动盖板对试样施加竖向压力;横向通过所述横向液压动カ装置推动所述剪切盒下盒沿着所述第一导轨滑动;且所述剪切盒上盒、所述剪切盒下盒之间的摩擦力通过剪切盒下盒两侧的滚轮与剪切盒上盒两侧的第二导轨来降低;剪切过程中,通过架设在对所述立柱和所述剪切盒上盒后挡板之间的所述弯臂来保持剪切盒上盒不动。从而实现对试样竖向加压和水平向剪切的试验过程。
[0021] 本发明大型直剪仪模块化程度高,结构简单,改善了现有技术大型直剪仪自重大、造价高等不足,具有小型化、轻量化等优点,同时,提高了大型直剪仪的可靠性。
附图说明
[0022] 图I为本发明大型直剪仪的主视图;
[0023] 图2为本发明大型直剪仪的俯视图。
具体实施方式
[0024] 如图I至图2所示,本发明大型直剪仪,其包括有底板11,所述底板11上固定有剪切盒、一对立柱12、横向液压动カ装置13、竖向液压动カ装置14及顶挡板15。其中,对所述立柱12分别固定于所述剪切盒的前、后两侧,而所述横向液压动カ装置13则固定于所述剪切盒的右侧,使所述横向液压动カ装置13能够对所述剪切盒施加横向的力;所述顶挡板15固定于对所述立柱12的上端,所述竖向液压动カ装置14固定于所述顶挡板15的背面(即所述顶挡板15与所述剪切盒相对的一面),使所述竖向液压动カ装置14能够与所述剪切盒相对,从而使所述竖向液压动カ装置14能够对所述剪切盒施加竖向的力。
[0025] 所述剪切盒包括有剪切盒上盒16及剪切盒下盒17,所述剪切盒上盒16和所述剪切盒下盒17通过栓销22固定,实现所述剪切盒上盒16和所述剪切盒下盒17之间的可拆卸固定。所述剪切盒上盒16上设有活动盖板161,所述剪切盒上盒16靠近所述横向液压动力装置13的侧壁向上延伸有挡板162 ;所述剪切盒下盒17在靠近所述横向液压动カ装置13的一侧设置有传カ装置163,在本实施例中,所述传カ装置163为带圆弧形凹面的垫块,保证剪切时横向力着力点与所述剪切盒下盒17的上端面位于同一高度,所述横向液压动力装置13通过所述传カ装置163向所述剪切盒下盒17施加横向的推力。所述底板11上固定有ー对第一导轨18,所述剪切盒下盒17上设有与所述第一导轨18配合的滑块19。在本实施例中,优选所述第一导轨18为两个平行设置的エ字形导轨,所述滑块19的两侧分别设有与所述エ字形导轨对应的凸起,两块所述凸起能够勾住所述エ字形导轨的凹部,从而使所述剪切盒上盒16在移动时与所述底板11之间的摩擦力,并限制了所述剪切盒下盒17在所述横向液压动カ装置13作用下移动的方向。
[0026] 为了使所述剪切盒下盒17在移动时,所述剪切盒上盒16不会移动,所述大型直剪仪还包括有弯臂23,所述弯臂23臂为牛轭形弯臂。在所述横向液压动カ装置13动作之前,将所述牛轭形弯臂23的两端分别与对所述立柱12抵持,而所述牛轭形弯臂23的中部则与 所述剪切盒上盒16上的所述挡板162抵持,在横向上限制所述剪切盒上盒16的移动。
[0027] 所述剪切盒上盒16的两侧分别设有第二导轨20,所述剪切盒下盒17上设有与所述第二导轨20对应的滚轮21,所述滚轮21优选为轴承滚轮。通过所述第二导轨20与所述滚轮21的配合,降低了所述剪切盒下盒17与所述剪切盒上盒16相对移动时的摩擦力。实际上,亦可在所述剪切盒上盒16的两侧设置滚轮,而在所述剪切盒下盒17的两侧设置与所述滚轮相配合的第二导轨,同样可实现本发明的目的。
[0028] 为了降低横向剪切过程中对所述立柱12承受的扭矩,所述大型直剪仪还包括有ー对斜拉杆24,对所述斜拉杆24的一端分别与所述顶挡板15的两端固定,对所述斜拉杆24的另一端分别与所述底板11固定。
[0029] 在本优选实施例中,所述横向液压动カ装置13及所述竖向液压动カ装置14均为液压油缸,所述横向液压动カ装置13的活塞杆直接对所述传カ装置163施力,推动所述剪切盒下盒17水平向移动,所述竖向液压动カ装置14的活塞杆通过所述活动盖板161向所述剪切盒内试样施加压力。
[0030] 在所述大型直剪仪工作时,首先将所述剪切盒上盒16和所述剪切盒下盒17对齐,并使所述剪切盒下盒17两侧的所述滚轮21卡在所述剪切盒上盒16两侧的所述第二导轨20上,使得所述剪切盒上盒16和所述剪切盒下盒17可以光滑错动,并通过所述栓销22将所述剪切盒上盒16和所述剪切盒下盒17固定。
[0031] 将所述剪切盒(包括所述剪切盒上盒16和所述剪切盒下盒17)沿着所述第一导轨18推到所述竖向液压动カ装置14的外侧,在所述剪切盒内装上试样后,将所述活动盖板161盖在所述剪切盒上盒16上表面。
[0032] 然后将所述剪切盒推回到所述竖向液压动カ装置14的正下方,将所述牛轭形弯臂23放置在所述活动盖板161上,调整所述剪切盒的位置,确保所述牛轭形弯臂23的两端分别抵持于对所述立柱12上,且使所述牛轭形弯臂23的中间部分与所述挡板162抵持,在所述横向液压动カ装置13动作的过程中,确保所述剪切盒上盒16在水平方向上不发生移动。[0033] 竖向加载时,由固定在所述顶挡板15上的所述竖向液压动カ装置14通过所述活动盖板161施加设计压力到试样的顶面;竖向加压产生的反力由所述顶挡板15、对所述立柱12和所述底板11组成的结构内力承担。
[0034] 在水平向剪切时,首先将所述栓销22取出,通过固定在所述底板11上的横向液压动カ装置13施加推力到所述传カ装置163上,在水平向推力作用下,所述剪切盒下盒17向外侧滑动,其中,所述剪切盒下盒17底表面通过所述滑块19沿着所述第一导轨18滑动;所 述剪切盒下盒17两侧滚轮21沿着所述剪切盒上盒16两侧第二导轨20滚动。
[0035] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. ー种大型直剪仪,其包括有底板及位于所述底板上的剪切盒,所述剪切盒上盒及剪切盒下盒,其特征在于,其还包括有顶挡板、ー对立柱、横向液压动カ装置及竖向液压动カ装置,对所述立柱固定于所述底板上,且对所述立柱分别位于所述剪切盒的两侧,所述顶挡板固定于对所述立柱的上端,所述竖向液压动カ装置固定于剪切盒的上方,并与所述顶挡板固定,所述横向液压动カ装置固定于所述剪切盒的侧边。
2.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,所述底板上固定有ー对第一导轨,所述剪切盒下盒上设有与所述第一导轨配合的滑块。
3.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,所述剪切盒上盒的两侧设有第二导轨,所述剪切盒下盒上设有与所述第二导轨配合的滚轮。
4.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,所述剪切盒下盒面向所述横向液压动カ装置的ー侧固定有传カ装置。
5.根据权利要求I或4所述的大型直剪仪,其特征在于,其还包括有弯臂,在所述剪切盒上盒靠近所述横向液压动カ装置的一方设有挡板,所述弯臂的两端分别与对所述立柱抵持,所述弯臂的中部与所述挡板抵持。
6.根据权利要求5所述的大型直剪仪,其特征在于,所述弯臂为牛轭形弯臂。
7.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,所述剪切盒上盒和所述剪切盒下盒采用可拆卸的固定方式固定。
8.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,其还包括有斜拉杆,所述斜拉杆的一端与所述顶挡板固定,所述斜拉杆的另一端与所述底板固定。
9.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,所述横向液压动カ装置为液压油缸。
10.根据权利要求I所述的大型直剪仪,其特征在于,所述竖向液压动カ装置为液压油缸。
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