CN103728188B - 土体原位剪切及静载荷试验仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土体原位直剪及静载荷试验仪,包括:壳体,心轴,套设在壳体内,并沿壳体的长度延伸;推杆,可移动并可旋转地套设在心轴上,在推杆上开设有外螺纹,在推杆上安装有位移传感器和压力传感器;导杆,该导杆有8个,均布在壳体内,并可沿壳体的长度方向移动,在导杆的一端设置有摆块,在导杆的外表面形成有与推杆的外螺纹相适配的外螺纹;连接块,可移动套设在心轴上;推块,设置在心轴的一端;托杆,该托杆有8个,一端铰接安装在连接块上;支撑杆,该支撑杆有8个,分别与托杆相一一对应设置,支撑杆的一端与托杆的另一端相铰接连接,支撑杆的另一端铰接连接在推块上。本试验仪测试准确、操作灵活、结果可靠。
Description
技术领域
本发明涉及土体原位测试技术领域,尤其是涉及土体剪切和静载荷原位实验仪器。
背景技术
土体强度试验值目前分为室内剪切实验和现场大剪实验、十字剪切实验。一般土体抗剪强度的测定主要有直接剪切试验、原位直剪试验。
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法,通常采用4个试样,分别在不同的垂直压力下,施加水平剪切力进行剪切,求得破坏时的剪应力,然后根据库伦定律确定土的抗剪强度参数内摩擦力和粘聚力。不论是三轴剪切还是常规直剪试验,均要求在现场采集原状土样,然后在不同的压力、排水条件及环境下进行试验。
室内直剪试验人为控制剪切面,且排水条件也难以控制,使得应力状态与土体天然状况有较大出入。原位直剪试验由于测试在现场进行,不存在运输的轻微扰动,也不会发生含水量的变化,能最大限度地保持土体结构的天然状态。
另外,它还能够沿着滑动方向施加水平推力,并可把剪切面直接固定在滑面上剪切,剪切面积较大,具有代表性。由于原位直剪试验一般通过挖竖井的方式进行测量,试验环境很差,同时,人为读数的误差是测量误差的一个很大来源,系统测量误差很大程度取决于试验者的操作水平和试验技能,且均不可同时测试土体静载荷。
发明内容
本发明的目的是提供一种土体原位剪切及静载荷试验仪,可在地面以下的任何土层做原位土体的剪切强度和静载荷测试,随时测得土体的力-变形(应力-应变)曲线,各土层的比列极限、塑性、破坏强度和粘聚力、内摩擦角等参数。
本发明的一种土体原位直剪及静载荷试验仪包括:
壳体,
心轴,套设在所述壳体内,并沿所述壳体的长度延伸;
推杆,可移动并可旋转地套设在所述心轴上,在所述推杆上开设有外螺纹,在所述推杆上安装有位移传感器和压力传感器;
导杆,该导杆有8个,均布在所述壳体内,并可沿所述壳体的长度方向移动,在所述导杆的一端设置有摆块,在所述导杆的外表面形成有与所述推杆的外螺纹相适配的外螺纹;
连接块,可移动套设在所述心轴上;
推块,设置在所述心轴的一端;
托杆,该托杆有8个,一端铰接安装在所述连接块上;
支撑杆,该支撑杆有8个,分别与所述托杆相一一对应设置,支撑杆的一端与所述托杆的另一端相铰接连接,支撑杆的另一端铰接连接在所述推块上。
本发明使用托杆支撑摆块形成的圆盘,利用剪切实验得到土体粘聚力、内摩擦角标准值、压力-变形曲线,采用静载荷实验得到土体比例极限、屈服极限和强度极限,试验仪测试准确、操作灵活、结果可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2为图1的摆块推到展开位置的结构示意图;
图3为图2的摆块形成的圆盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
如图1所示,本发明包括:壳体1、心轴2、推杆3、导杆4、连接块5、推块6、托杆7和支撑杆8。心轴2套设在壳体1内,并沿壳体1的长度延伸。推杆3可移动并可旋转地套设在心轴2上,在推杆3上开设有外螺纹,在推杆3上安装有位移传感器9和压力传感器10。导杆4有8个,均布在壳体1内,并可沿壳体1的长度方向移动,在导杆4的一端设置有摆块11,8个摆块8正好拼成一个圆盘(下述),在导杆4的外表面形成有与推杆3的外螺纹相适配的外螺纹。连接块5可移动套设在心轴2上。推块6设置在心轴2的一端。托杆7有8个,一端铰接安装在连接块5上。支撑杆8有8个,分别与托杆7相一一对应设置,支撑杆8的一端与托杆7的另一端相铰接连接,支撑杆8的另一端铰接连接在推块6上。
如图2所示,这样,通过推杆3在心轴2上移动并旋转,就驱动导杆4旋转并移动,从而使摆块11旋转至展开的位置,8个摆块11正好能够拼接成如图3所示的圆盘状,此时托杆7打开并托住由摆块11形成的圆盘。压力传感器10和位移传感器9自动采集数据并存储,并向上剪切土体,测得土体的力-变形(应力-应变)曲线、粘聚力、内摩擦角等参数,土体原位直剪测试后,托杆7回收且摆块11旋转缩回,逐步施加竖直载荷向下压缩土体,应力和位移传感器监测土体受力和变形,且自动采集测试数据并存储,测得各土层的比列极限、塑性、破坏强度参数。另外,还可以在壳体1内设置视频采集装置,这样就可以录制这个实验的全过程。
本发明使用推杆3驱动导杆4旋转并移动,使摆块11旋转至展开形成圆盘状,托杆支撑摆块形成的圆盘,就可以利用剪切实验得到土体粘聚力、内摩擦角标准值、压力-变形曲线,采用静载荷实验得到土体比例极限、屈服极限和强度极限,试验仪测试准确、操作灵活、结果可靠。另外,通过推杆3可以使摆块11收起置于壳体1内,以便于下放到预定的土体位置进行测试。
Claims (1)
1.一种土体原位剪切及静载荷试验仪,其特征在于,包括:
壳体,
心轴,套设在所述壳体内,并沿所述壳体的长度延伸;
推杆,可移动并可旋转地套设在所述心轴上,在所述推杆上开设有外螺纹,在所述推杆上安装有位移传感器和压力传感器;
导杆,该导杆有8个,均布在所述壳体内,并可沿所述壳体的长度方向移动,在所述导杆的一端设置有摆块,在所述导杆的外表面形成有与所述推杆的外螺纹相适配的外螺纹;
连接块,可移动套设在所述心轴上;
推块,设置在所述心轴的一端;
托杆,该托杆有8个,一端铰接安装在所述连接块上;
支撑杆,该支撑杆有8个,分别与所述托杆相一一对应设置,支撑杆的一端与所述托杆的另一端相铰接连接,支撑杆的另一端铰接连接在所述推块上;
通过推杆在心轴上移动并旋转,驱动导杆旋转并移动,从而使摆块旋转至展开的位置,8个摆块正好能够拼接成圆盘状;
土体原位剪切测试后,托杆回收且摆块旋转缩回,逐步施加竖直载荷向下压缩土体。
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