CN104819903A - 土的直剪流变仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室内实验土的直剪流变仪，特别可以测试不同大小，不同形状的土样，属于土样测试的创新技术。为了最大限度的利用土样，同时更好的获取土样参数，本发明设计了一种专用的剪切盒模具，形状为长方体，内部为空心，边与边之间留有螺孔，可以用螺栓连接，并配有不同尺寸的切片，制样完毕后可根据土样大小调节剪切盒的大小和形状。

Description

土的直剪流变仪

技术领域：

本发明涉及一种室内土样的直剪流变测试方法，特别是可以运用在饱和土的流变测试，并可以根据土样的形状和大小选择不同的剪切盒，属于土样测试的创新技术。

背景技术：

目前国内的直剪流变仪主要是通过将直剪仪进行改造，但是这种从直剪仪改造后的直剪流变仪的剪切盒为圆柱体，形状较为单一，且大小比较固定。在室内制作土样时，切割出的土样过小就不能用于实验，土样过大不能安放到剪切盒中，重新制样耗时耗力。既要保证土样不被扰动，又要控制土样的大小，难度比较大。而且这些仪器的剪切盒只能做剪切实验，如果要做土的拉张实验则需要重新购置仪器，增加花费。

发明内容：

为了最大限度的利用土样，同时更好地获取土样的力学性质，本发明设计了一种新的专用剪切盒，形状为正方体，并配有若干种切片，适合正方形、圆形以及梯形的土样，并可以根据切出的土样大小调整。具体模具参数可以对照图纸根据实验需求自行设计。

整个直剪流变仪可以分为三个部分组成，即：动力系统、剪切盒以及测量系统组成，实验装置各部分说明如下：

a.剪切盒盖：为正方形顶盖，顶盖略小于剪切盒内缘，顶盖盖帽处为圆形向下凹陷，方便上部垂直施加荷载；

b.保湿盒，圆形，可刚好将蠕变仪盖住，保湿盒盒盖有一圆孔，其大小刚好为c传力杆下缘的周长；

c.传力杆，为圆形杆状，目的是将荷载加载到土样上；

c1.竖向传力杆，传递竖向荷载；

c2.横向传力杆，传递横向荷载；

d.底座，圆饼状金属体，密度大，用于维持整个直剪仪的重心；

e.导轨，目的是开始剪切实验时，通过c2横向传力杆传递的横向荷载，使m剪切下盒发生横向位移，土体产生剪切；

f.杠杆，为一长方体杆状，上有刻度，另有移动砝码可以移动进行调平，实验时需要保持杠杆平衡；

g.固定支座，固定剪切盘的作用，当图01中h推动座给m剪切上盒施加水平向右的推动力，阻碍m剪切下盒的移动，只允许剪切上盒移动；

h.推动座，将水平施加的推动力传递到剪切盒上；

h1.左推动座，将水平施加的推动力传递到m剪切上盒，通过m剪切上盒的位移对土体产生剪切；

h2.右推动座，在h1传递的推动力到m剪切上盒上，通过g移动支座阻止m剪切下盒的位移；

i.台面，为宽大方形木板，起到安放和固定仪器的作用；

j.剪切盘，为圆筒状，比剪切盒大，起到安放剪切盒的作用，如测试土样为饱和土，则可以在盘内加满水，此时土中水保持完全饱和状态；

k.砝码，当f杠杆上的移动砝码调平后，需要在此处加砝码，使给测试土体施加竖向荷载，具体视所需试验实际情况而定；

l.透水石，为方形，大小比剪切盒内缘略小；

m.剪切盒，正方体金属盒，边长为a，每个盒子可独立拆分为四半，如图2、3、4；

m1.正方形剪切盒，此剪切盒边长为a，高度为b，当实验土样为长方体时使用此剪切盒，四个半盒两两接触处预留有螺孔，当实验为剪切实验时，可以将上面两个半盒与下面两个半盒用螺栓连接起来，当实验为拉张实验时，可以将左边两个半盒与右边两个半盒连用螺栓接起来；

m2.圆形剪切盒，此剪切盒边长为a，高度为b，当实验土样为圆柱体时使用此剪切盒，剪切盒可配不同尺寸的切片，具体长度视切割土样大小而定，切片中央有一螺栓孔，当土样安放完毕后可以通过螺栓的松紧来调节；

m3.梯形剪切盒，此剪切盒边长为a，高度为b，当实验土样为梯形时使用此剪切盒，剪切盒配有不同尺寸的切片，切片转折处是可以活动的，切片的另一端预留有螺栓孔，装好土样后，可用螺栓固定，切片长度视实际土样的大小而定；

n.橡胶圈，当土体为非饱和土时，在a剪切盒盖于1透水石之间安放橡胶圈防止水分蒸发，保持土体湿度；

o.位移监测仪表 

o1.百分表

o2.千分表

p.螺栓，螺栓主要是固定q切片以及相邻的m剪切盒的作用；

q.切片，在m剪切盒内通过不同大小不同尺寸的切片的调节来满足不同大小不同尺寸的土样；

r.活动轴，切片的一半可以沿着活动轴转动。

通过使用不同长短的切片与剪切盒相组合来调节适应制样的大小，进而达到土样的最大利用，同时也对土体造成较小的扰动。给试样一定的竖向荷载，然后在水平方向施加水平推力，使土体产生剪切变形，最后达到破坏，测得试验参数。

附图说明：

图1直剪流变仪

图2正方形剪切盒

图3圆形剪切盒

图4梯形剪切盒

具体实施方式：

(1)如图2、3、4所示，根据不同的土样选择不同的剪切盒，将土样放入到剪切盒中，方形剪切盒的内边长为a，高为b。如果土样是梯形，则需要加入有转轴的切片，根据土样大小选择切片长短；如果是圆形土样，选择中心有螺栓孔的切片，将切片用螺栓固定住剪切盒上；

(2)制样完毕后，如图1所示，安放m剪切盒，安放完毕后，在底部安放排水石，将土样放入m剪切盒内，通过p螺栓调节，再加一个1透水石，铺设n橡胶圈在1透水石上面，盖上a剪切盒盖；

(3)调节好h推动座和c传力杆，将b保湿盒盖上； 

(4)将与杠杆连接的c1竖向传力杆顶住a剪切盒的圆形凹面上，将c2横向传力杆安放在g固定支座上； 

(5)安放o仪表在c传力杆上，刚开始位移比较大，先安放o1百分表，当位移开始减小后，安放o2千分表，记录数据；

(6)调平杠杆后，记录数据，开始施加水平与竖向荷载，记录加荷数据和土体的变形数据直至土体完全破坏，实验结束；

(7)清洗装置、拆除装置以备下次使用。

Claims (5)

1.一种可以测试饱和与非饱和土体任意形状任意大小流变的方法，通过剪切盒的横向、纵向的连接可以分别做剪切实验和拉伸实验，将切片用螺栓连接剪切盒来适应土样的大小，可以根据土样的形状选择梯形或者圆形的切片。

2.根据权利1的要求测试土体流变的方法，可以在实验前开始制备土样时，不需要事先比对剪切盒的大小制作土样，制样完毕后可根据土样大小用螺栓的松紧来调节剪切盒内部大小。

3.根据权项1的要求，剪切盒是由4个相同的半盒构成，每相邻的两个剪切盒都有螺孔，可根据实验的不同需求用螺栓将任意两个半盒连接，这样就可以根据试验需求任意连接。

4.根据权项2的要求，在剪切盒内配有不同的切片，这些切片根据土样的大小任意选择长度，通过螺栓与剪切盒连接，并可调节大小。

5.根据权项1的要求，如果测试土体为非饱和土，剪切盘上部添加橡胶圈，可以保证其湿度；如果测试土体为饱和土可以在竖向荷载施加以后在剪切盘中加水，保持土样是完全饱和的。