CN106018124A - 一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置 - Google Patents

一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于大尺寸土工直剪仪的防漏静动力剪切盒装置。由剪切盒底板、剪切盒承土支架、剪切盒侧限框、高强度弹簧组、竖向约束支架、约束直线导轨、约束滑块和竖向荷载加载板组成。下剪切盒承土支架、高强度弹簧组、竖向约束支架固定在下剪切盒底板，下剪切盒侧限框与高强度弹簧组连接固定并与下剪切盒承土支架嵌套构成下剪切盒，上剪切盒侧限框与竖向荷载加载板构成上剪切盒，上下剪切盒内部为体积可变的封闭长方体空间，剪切过程中试验土体不会漏出。下剪切盒侧限框端部通过约束直线导轨、约束滑块与竖向约束支架连接固定，使整个剪切盒装置只能竖向运动，并始终保持水平。本发明能妥善克服剪切盒漏土问题和加载板不水平问题，并能实现土体的静动力直剪试验和土‑土工合成材料界面静动力直剪试验等多种试验模式。

Description

一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置
技术领域
本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，可以克服在大尺寸土工直剪仪上进行静动力直剪试验的漏土问题，可以实现多种大尺寸土工直剪试验，包括土体静动力直接剪切试验和界面静动力直接剪切试验。
背景技术
直接剪切试验是岩土工程中测试土体剪切强度的重要试验方法，土工直剪仪是实现直接剪切试验的试验平台，是岩土工程试验领域最基础也是最重要的试验仪器之一。目前广泛采用的土工直剪仪剪切盒的尺寸一般较小，而有较大尺寸剪切盒的土工直剪仪往往普遍存在剪切过程中剪切盒漏土、竖向加载板发生不水平或翘转情况等问题，严重影响了试验模拟力学过程的精度和试验采集数据的可靠性。由于上述问题的存在，目前亟需研制出能够在一般土工直剪仪上应用，以期能妥善克服漏土问题和加载板不水平问题的，并能应用于土工静动力直剪试验的剪切盒装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置。
本发明提出的一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，由下剪切盒和上剪切盒组成，其中：
下剪切盒作为整个装置的下部结构，由下剪切盒底板1、下剪切盒承土支架2、下剪切盒侧限框3、高强度弹簧组4、竖向约束支架7、约束直线导轨8和约束滑块9组成，其中：下剪切盒承土支架2、高强度弹簧4和竖向约束支架7为预制的钢制构件，下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2相嵌套，形成向上开放的容积固定的半封闭长方体空间，用于盛纳土工直剪试验土体；下剪切盒承土支架2通过高强螺栓固定在下剪切盒底板1上，竖向约束支架7通过高强螺栓固定于下剪切盒底板1上的四周，高强度弹簧组4上端用高强螺栓与下剪切盒侧限框3下端固定，下端固定于下剪切盒底板1上，约束直线导轨8通过高强螺栓固定于竖向约束支架7上，与约束直线导轨8相匹配的约束滑块9用高强螺栓固定于下剪切盒侧限框3端部的加强肋上，高强度弹簧4、竖向约束支架7、约束直线导轨8、约束滑块9组成的约束体系使得下剪切盒侧限框在竖向力作用下只有竖直向下运动的自由度；
上剪切盒作为整个装置的上部结构，由上剪切盒侧限框5和竖向荷载加载板6组成，上剪切盒侧限框5上端与竖向荷载加载板6用高强螺栓固定，构成向下开放的容积固定的半封闭长方体空间，用于盛纳直剪试验土体。
本发明中，下剪切盒承土支架2、下剪切盒侧限框3、上剪切盒侧限框5和竖向荷载加载板6为水平界面尺寸完全相同的矩形框型钢制构件，共同围绕形成长方体空间盛纳直剪试验土体，其水平矩形截面的长边与短边之比为3:1，矩形下剪切盒侧限框3的4个端部设有加强肋板，用于固定4个约束滑块9。
本发明中，固定于下剪切盒底板1上的竖向约束支架7有4个，一一对应4个固定于下剪切盒侧限框3加强肋板上的约束直线导轨8。
本发明中，连接并固定于下剪切盒底板1和下剪切盒侧限框3之间的高强度弹簧组4在剪切盒两端均匀分布，能够保证在均布竖向荷载作用下，下剪切盒侧限框3保持水平不发生翘转。
本发明的工作过程：
本发明为基于大尺寸土工直剪仪的装置，不同试验目的和功能对应于不同的工作过程，下面简述土体静动力直接剪切试验、土工合成材料-土界面静动力直接剪切试验的工作过程。
1、土体静动力直接剪切试验模式的工作过程如下：将上剪切盒侧限框5对齐下剪切盒侧限框3放置于下剪切盒侧限框3上，将试验土体10放入下剪切盒承土支架2与下剪切盒侧限框3、上剪切盒侧限框5共同形成的向上开放半空间中，并将长方形半开放空间完全填满，对试验土体使用工具进行必要的捣实操作，随后将竖向荷载加载板6放置于上剪切盒侧限框5上并用高强螺栓固定，将试验土体完全密封在封闭的长方体剪切盒空间内，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪仪的规范操作，进行土体的静力直接剪切试验或动力直接剪切试验。参照图1~图6。
2、土工合成材料-土界面静动力直接剪切试验的工作过程如下：将试验土体10放入下剪切盒承土支架2与下剪切盒侧限框3共同形成的向上开放半空间中，并将长方形半开放空间完全填满，对试验土体使用工具进行必要的捣实操作，将上剪切盒侧限框5对齐下剪切盒侧限框3放置于下剪切盒侧限框3上，将土工合成材料11用高强胶贴附与竖向荷载加载板6下表面上，随后将竖向荷载加载板6放置于上剪切盒侧限框5下段并用高强螺栓固定，将试验土体完全密封在封闭的长方体剪切盒空间内，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪仪的规范操作，进行土体的静力直接剪切试验或动力直接剪切试验。参照图1~图5和图7。
本发明的有益效果 ：
本发明装置的最大优点是设计了一种弹簧式可变形剪切盒试验装置，能够有效避免传统土工直剪试验中出现的漏土现象，将上剪切盒做为一个整体可以有效避免一般土工直剪试验中出现的竖向加载板不水平、发生翘转的现象，有效地提高了试验模拟的准确性，提高了试验精度。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明的前视图。
图3为本发明的左视图。
图4为本发明的右视图。
图5为本发明的俯视图。
图6为本发明的土体静动力直接剪切试验示意图。
图7为本发明土工合成材料-土界面静动力直接剪切试验示意图。
图中标号：1为下剪切盒底板，2为下剪切盒承土支架，3为下剪切盒侧限框，4为高强度弹簧组，5为上剪切盒侧限框，6为竖向荷载加载板，7为竖向约束支架，8为约束直线导轨，9为约束滑块，10为直剪试验的试验土体，11为直剪试验的土工合成材料。
具体实施方式
本发明为多功能试验仪器，不同试验目的和功能对应于不同的工作过程，下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例 1
本发明提出的一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，由下剪切盒、上剪切盒两部分组成，其中：
下剪切盒作为整个装置的下部结构，由下剪切盒底板1、下剪切盒承土支架2、下剪切盒侧限框3、高强度弹簧组4、竖向约束支架7、约束直线导轨8、约束滑块9组成，其中下剪切盒承土支架2、高强度弹簧4、竖向约束支架7为预制的钢制构件，使用高强螺栓固定在下剪切盒底板1上，高强度弹簧组4上端用高强螺栓与下剪切盒侧限框3下端固定，约束直线导轨8用高强螺栓固定在竖向约束支架上，与约束直线导轨8相匹配的约束滑块9用高强螺栓固定在下剪切盒侧限框3端部的加强肋上，高强度弹簧4、竖向约束支架7、约束直线导轨8、约束滑块9组成的约束体系使得下剪切盒侧限框在竖向力作用下只有竖直向下运动的自由度，只能作有限竖向运动的下剪切盒侧限框与下剪切盒承土支架2构成向上开放的容积可变的半封闭长方体空间，用于盛纳直剪试验土体；
上剪切盒作为整个装置的上部结构，由上剪切盒侧限框5、竖向荷载加载板6组成，上剪切盒侧限框5上端与竖向荷载加载板6用高强螺栓固定，构成向下开放的容积固定的半封闭长方体空间，用于盛纳直剪试验土体；
本发明中下剪切盒承土支架2、下剪切盒侧限框3、上剪切盒侧限框5、竖向荷载加载板6为水平界面尺寸完全相同的矩形框型钢制构件，共同围绕形成长方体空间盛纳直剪试验土体，其水平矩形截面的长边与短边之比为3:1，下剪切盒侧限框3矩形4个端部有加强肋板，用于固定4个约束滑块9；
本发明中固定于下剪切盒底板1上的竖向约束支架7有4个，一一对应4个固定于下剪切盒侧限框3加强肋板上的约束直线导轨8；
本发明中连接并固定于下剪切盒底板1和下剪切盒侧限框3之间的高强度弹簧组4在剪切盒两端均匀分布，能够保证在均布竖向荷载作用下，下剪切盒侧限框3保持水平不发生翘转。
土体静动力直接剪切试验模式的工作过程如下：将上剪切盒侧限框5对齐下剪切盒侧限框3放置于下剪切盒侧限框3上，将试验土体10放入下剪切盒承土支架2与下剪切盒侧限框3、上剪切盒侧限框5共同形成的向上开放半空间中，并将长方形半开放空间完全填满，对试验土体使用工具进行必要的捣实操作，随后将竖向荷载加载板6放置于上剪切盒侧限框5上并用高强螺栓固定，将试验土体完全密封在封闭的长方体剪切盒空间内，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪仪的规范操作，进行土体的直接剪切试验。参照图1~ 6，本领域的技术人员均能顺利实施。
实施例 2
采用实施例１所述的装置，土工合成材料-土界面静动力直接剪切试验模式的工作过程如下：将试验土体10放入下剪切盒承土支架2与下剪切盒侧限框3共同形成的向上开放半空间中，并将长方形半开放空间完全填满，对试验土体使用工具进行必要的捣实操作，将上剪切盒侧限框5对齐下剪切盒侧限框3放置于下剪切盒侧限框3上，将土工合成材料11用高强胶贴附与竖向荷载加载板6下表面上，随后将竖向荷载加载板6放置于上剪切盒侧限框5下段并用高强螺栓固定，将试验土体完全密封在封闭的长方体剪切盒空间内，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪仪的规范操作，进行土体的直接剪切试验。参照图1~ 5及图7，本领域的技术人员均能顺利实施。

Claims (4)

1.一种用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，由下剪切盒和上剪切盒组成，其特征在于：
下剪切盒作为整个装置的下部结构，由下剪切盒底板(1)、下剪切盒承土支架(2)、下剪切盒侧限框(3)、高强度弹簧组(4)、竖向约束支架(7)、约束直线导轨(8)和约束滑块(9)组成，其中：下剪切盒承土支架(2)、高强度弹簧(4)和竖向约束支架(7)为预制的钢制构件，下剪切盒侧限框(3)与下剪切盒承土支架(2)相嵌套，形成向上开放的容积固定的半封闭长方体空间，用于盛纳土工直剪试验土体；下剪切盒承土支架(2)通过高强螺栓固定在下剪切盒底板(1)上，竖向约束支架(7)通过高强螺栓固定于下剪切盒底板(1)上的四周，高强度弹簧组(4)上端用高强螺栓与下剪切盒侧限框(3)下端固定，下端固定于下剪切盒底板(1)上，约束直线导轨(8)通过高强螺栓固定于竖向约束支架(7)上，与约束直线导轨(8)相匹配的约束滑块(9)用高强螺栓固定于下剪切盒侧限框(3)端部的加强肋上，高强度弹簧(4)、竖向约束支架(7)、约束直线导轨(8)、约束滑块(9)组成的约束体系使得下剪切盒侧限框在竖向力作用下只有竖直向下运动的自由度；
上剪切盒作为整个装置的上部结构，由上剪切盒侧限框(5)和竖向荷载加载板(6)组成，上剪切盒侧限框(5)上端与竖向荷载加载板(6)用高强螺栓固定，构成向下开放的容积固定的半封闭长方体空间，用于盛纳直剪试验土体。
2.根据权利要求１所述的用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，其特征在于下剪切盒承土支架(2)、下剪切盒侧限框(3)、上剪切盒侧限框(5)和竖向荷载加载板(6)为水平界面尺寸完全相同的矩形框型钢制构件，共同围绕形成长方体空间盛纳直剪试验土体，其水平矩形截面的长边与短边之比为(3):(1)，矩形下剪切盒侧限框(3)的4个端部设有加强肋板，用于固定4个约束滑块(9)。
3.根据权利要求１所述的用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，其特征在于下固定于下剪切盒底板(1)上的竖向约束支架(7)有4个，一一对应4个固定于下剪切盒侧限框(3)加强肋板上的约束直线导轨(8)。
4.根据权利要求１所述的用于大尺寸土工直剪仪的静动力防漏剪切盒装置，其特征在于下连接并固定于下剪切盒底板(1)和下剪切盒侧限框(3)之间的高强度弹簧组(4)在剪切盒两端均匀分布，能够保证在均布竖向荷载作用下，下剪切盒侧限框(3)保持水平不发生翘转。
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