CN103411881A - 往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种往复式土层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，其目是克服了没有实用仪器测量土体层间摩擦力，以及传统仪器对土体抗剪强度测量单一，不能很好的反应土体破坏模式的缺点。本发明有上合体(6)和下盒体(7)，通过之间的钢珠(9)两盒体可以沿轨道(11)水平相互滑行。上、下盒体的触头分别与拉压传感器接触(8)和步进机传力杆固定在一起。通过步进机(3)的方向选择器(5)和速度调节器(4)来调节剪切方向与速度。两个滑动盒体间预留有2mm的自由剪切带(2)，通过上、下盒体间的剪切破坏与滑动摩擦，上盒体受到的力将传给拉压力传感器(8)，由电脑收集。若在水槽(14)中注水后再起动试验，该装置就可以测量水下饱和土体层间抗剪强度和滑动摩擦力。

Description

往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置

技术领域

本发明涉及一种用于测定粒径属黏土至细砂之间的往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，土体非饱和或水下饱和均可，具体是上下带有滑道的盒体、水槽、动力仪器和数据收集系统。

背景技术

人类的工程建筑活动都在地壳表层，大多建筑物都是以土体作为建筑物的建筑地基、建筑介质或建筑材料。因此，土体条件是工程建设活动主要考虑的地质环境。土的力学性质(摩擦力和破坏强度)情况将直接影响工程建设活动，现实中由于对土体力学性质认知不足而盲目建设，将会对人身安全与社会经济造成严重后果。

目前，测量土体层间摩擦力还没有实用的测量仪器。测量土体抗剪强度的主要方法有：直剪仪、十字板剪切和动三轴。对于直剪仪，其有如下缺点：直剪仪一般只测均质单一土层的抗剪强度，测层间抗剪强度的装样工序非常复杂；在剪切前就规定了土体破坏界面，而实际的土体破坏具有一个破坏带；并且剪切时，直剪仪偏轴压力发生改变；由于直剪仪设备限制不能测量水下饱水土体的抗剪强度。因此，直剪仪不能足够好的反应土体的抗剪强度且测量单一。对于十字板和动三轴，其制样和操作都很复杂，并且都是只能侧量单一均质土体的抗剪强度，不能测土体层间抗剪强度。

发明内容

为了克服上述现有不足，传统仪器测量单一，操作复杂，不能足够好的反应自然土体破坏模式。本发明解决了没有实用仪器测量土体层间摩擦力，以及传统仪器对土体抗剪强度测量单一，操作复杂，不能很好的反应自然状况下土体破坏模式的问题。在能测量单一土体层间抗剪强度和摩擦力的同时，还可以测量不同土层间的抗剪强度和摩擦力，以及水下不同土层间的抗剪强度和摩擦力。其破坏不是按已经限制好的破坏面破坏，而是在预留的破坏带内破坏，更加符合实际情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计了一种往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，包括上下两个带有滑道的盒体，通过之间的钢珠两盒体可以沿滑道水平相互滑行，这样减小了两盒体相对滑动产生的盒体摩擦力。下部盒体后端的受力触头与步进机传力杆固定在一起，接受步进机的动力，下盒体在水平滑道上平行于传力杆滑动。上部盒体前端有刚性触头，其刚性触头可以直接顶在前端的压力传感器上，也可以和压力传感器触头固定，将拉力或压力传导给传感器，传感器经U型固定梁固定，没有位移变动。在滑道前端装有步进机，可以调整不同的剪切速度。通过上下两个盒体更换不同土样来测不同土层的抗剪强度和滑动摩擦力，上下两个滑动盒体间预留有2mm的破坏带，使其破坏更符合实际情况。在下盒体有水槽，在水槽里注水，可以把破坏带完全处于水面以下。通过上下盒体之间的往复滑动，测得两盒体中不同土体层之间的破坏强度和滑动摩擦力。

本发明的优点在于：首先制样与操作相对简单，在保证层间破坏是沿着破坏带进行的前提下，可以更换不动土体测量其层间破坏强度和滑动摩擦力，若在水槽中注入水，则可以保证滑动破还带完全处于水下，用来测量水下饱和的不同土体层间破坏强度与滑动摩擦力。为实际建筑工程施工，以及研究海底滑坡和层移问题有独到的工程与科研意义。

附图说明

图1为本发明往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置的俯视结构示意图；

图2为本发明往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置的主视结构示意图；

图3为本发明往复式土体层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置的右视结构示意图。

以上图中有：1.试验土样，2.剪切带，3.步进机，4.调速器，5.方向选择器，6.上盒体，7.下盒体，8.拉压传感器，9.钢珠，10.滑道，11.轨道，12.滚轴，13.触头，14.水槽。

具体实施方式

下面结合图1、图2和图3，对本发明进一步说明。

图1、图2和图3展示的是一种往复式土层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，包括上下两个带有滑道(10)的盒体，上合体(6)和下盒体(7)。通过之间的钢珠(9)两盒体可以沿轨道(11)水平相互滑行，轨道上有滚轴(12)。先在上、下盒体中加入不同土样(1)，实验开始时，上合体在下盒体的前端，触头与拉压传感器接触(8)固定在一起。下部盒体后端的受力触头也与步进机传力杆固定在一起，接受步进机的动力，下盒体(7)在水平滑道上平行于传力杆滑动。通过步进机(3)的方向选择器(5)和速度调节器(4)来调节剪切方向与速度。当步进机给下盒体动力时，上、下盒体将发生剪切破坏与滑动摩擦，上盒体受到的力将通过前端的触头传给拉压传感器(8)，传感器经U型梁固定在仪器架上，其没有位移变动。由于上下两个滑动盒体间预留有2mm的自由剪切带(2)，通过改变上下盒体中的土样，可以测量不同土层之间破坏强度和滑动摩擦力，且其破坏更符合实际情况。若在水槽(14)中注水后在起动试验，该装置就可以测量水下饱和土体层间抗剪强度和滑动摩擦力。

Claims (3)

1.一种往复式土层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，其特点是包括上下两个带有滑道(10)的盒体，上合体(6)和下盒体(7)。通过之间的钢珠(9)两盒体可以沿轨道(11)水平相互滑行，轨道上有滚轴(12)。先在上、下盒体中加入不同土样(1)，实验开始时，上合体在下盒体的前端，触头通过与压力传感器接触(8)固定在一起。下部盒体后端的受力触头也与步进机传力杆固定在一起，接受步进机的动力，下盒体(7)在水平滑道上平行于传力杆滑动。通过步进机(3)的方向选择器(5)和速度调节器(4)来调节剪切方向与速度。当步进机给下盒体动力时，上、下盒体将发生剪切破坏与滑动摩擦，上盒体受到的力将通过前端的触头传给压力传感器(8)，传感器经U型梁固定在仪器架上，其没有位移变动。由于上下两个滑动盒体间预留有2mm的自由剪切带(2)，通过改变上下盒体中的土样，可以测量不同土层之间破坏强度和滑动摩擦力，且其破坏更符合实际情况。若在水槽(14)中注水后在起动装置，就可以测量水下饱和土体层间抗剪强度和滑动摩擦力。

2.如权利要求1所述的往复式土层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，其特点在于：可以根据需要更换钢珠(9)的直径来对两个盒体之间剪切带(2)进行适当的调整，并不是固定不变的。

3.如权利要求以1所叙的往复式土层间抗剪强度及滑动摩擦力测定装置，其特点在于：抗剪强度和滑动摩擦力都是由压力传感器(8)实时测量，通过数据线传输给电脑收集系统实时记录界面力值。

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