CN106950122A - 一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，包括：安装底座和上顶板，所述安装底座和上顶板一端通过立柱连接，所述安装底座和上顶板之间设有上挡圈和下挡圈，所述上挡圈一端连接有拉力计量器，所述拉力计量器与立柱连接，所述下挡圈上位于拉力计量器的相反方向设有螺杆，所述螺杆上套设有调节螺母，所述调节螺母通过支撑杆与安装底座相连接，所述螺杆端部设有摇臂，实现对圆柱状岩土的抗剪强度指标进行测定。

Description

一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是涉及一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法。
背景技术
随着科技的进步，岩土的抗剪强度指标测定方法也逐渐增多，常用的有直剪仪(剪切盒)压剪试验(单面剪)，立方体试件单面剪试验，试件端部受压双面剪试验，角模压剪试验(变角剪切试验)等，这些试验测试的试样都是正方体，不能测定圆柱体岩土的抗剪强度指标，为此，我们提出了一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术中存在的上述问题，提出一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法，实现对圆柱状岩土的抗剪强度指标进行测定。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，包括：安装底座和上顶板，所述安装底座和上顶板一端通过立柱连接，所述安装底座和上顶板之间设有上挡圈和下挡圈，所述上挡圈一端连接有拉力计量器，所述拉力计量器与立柱连接，所述下挡圈上位于拉力计量器的相反方向设有螺杆，所述螺杆上套设有调节螺母，所述调节螺母通过支撑杆与安装底座相连接，所述螺杆端部设有摇臂。
本发明的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，所述上顶板上设有上支撑滑轨，所述上挡圈上设有上支撑滑块，所述上支撑滑轨和上支撑滑块配合安装实现滑动连接，所述安装底座上设有下支撑滑座，所述下挡圈上设有下支撑滑块，所述下支撑滑座和下支撑滑块配合安装实现滑动连接。
本发明的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，所述上挡圈上设有连接座，所述连接座上设有紧固头，所述紧固头与拉力计量器连接，所述拉力计量器通过支撑座与立柱连接。
本发明的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，所述拉力计量器上连接有定位圈，所述定位圈一端与拉力计量器连接，所述定位圈另一端与支撑座相接触。
本发明的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，所述上挡圈和下挡圈均为两个半圆状组合装配结构，所述半圆状结构端部设有连接板，相配合的连接板之间通过连接螺栓进行连接。
本发明的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，所述螺杆通过轴套与下挡圈连接，所述轴套上设有连接孔，所述连接孔内穿设紧固螺栓，所述螺杆穿入轴套，所述螺杆与轴套内腔之间设有轴承，所述轴承通过轴套实现轴向限位。
本发明的一种岩土圆柱样抗剪强度指标的测定方法，包括以下步骤：
S1：获取待测定岩土，将待测岩土制作成圆柱形状，并测量该岩土圆柱的横截面积，且圆柱状的待测定岩土的高度与上挡圈与下挡圈组合起来的高度相同；
S2：将步骤S1中制作的圆柱状岩土放置在下挡圈和上挡圈之间，将连接板通过紧固螺栓连接；
S3：摇动摇臂，摇臂带动螺杆转动，通过螺杆与调节螺母的相互作用使得螺杆向左移动，螺杆通过轴套拉动下挡圈向左移动，通过下支撑滑块与下支撑滑轨的相互作用，使得下挡圈向左移动比较平稳定，下挡圈向左移动对岩土圆柱产生横向剪切力T，通过上挡圈与下挡圈的相互作用，待测定圆柱岩土被切断；
S4：下挡圈4向左移动的同时，通过岩土圆柱对上挡圈有向左的作用力，上挡圈会有向左偏移量，上挡圈向左偏移的同时会通过紧固头对拉力计量器的测量端产生向左的拉力，拉力计量器显示计量数据，根据测量数据进行剪应力τ的计算，τ＝T/A(A为岩土圆柱的横截面积)，τf＝c+σtgφ(τf岩土圆柱抗剪强度，c为岩土圆柱的粘聚强度，σtgφ为摩擦强度正比于法向应力σ，σ＝P/A)，从而计算出抗剪强度。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、通过分体式的上挡圈和下挡圈设置即可以便于待测岩土的放入，又能够实现剪切应力的产生。
2、通过在轴套内设置轴承即可以实现螺杆的旋转，又可以进行轴向限位。
3、设置滑轨与滑块的配合安装使剪切应力非常的平稳。
附图说明
图1是本发明一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置示意图；
图2是本发明一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置下挡圈示意图；
图3是本发明一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置轴套局部示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3为本发明一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法的实施例，一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，包括：安装底座1和上顶板14，所述安装底座1和上顶板14一端通过立柱13连接，所述安装底座1和上顶板14之间设有上挡圈18和下挡圈4，所述上挡圈18一端连接有拉力计量器22，所述拉力计量器22与立柱13连接，所述下挡圈4上位于拉力计量器22的相反方向设有螺杆8，所述螺杆8上套设有调节螺母10，所述调节螺母10通过支撑杆11与安装底座1相连接，所述螺杆8端部设有摇臂12。
所述上顶板14上设有上支撑滑轨15，所述上挡圈18上设有上支撑滑块17，所述上支撑滑轨15和上支撑滑块17配合安装实现滑动连接，所述安装底座1上设有下支撑滑座2，所述下挡圈4上设有下支撑滑块3，所述下支撑滑座2和下支撑滑块3配合安装实现滑动连接。
所述上挡圈18上设有连接座19，所述连接座19上设有紧固头23，所述紧固头23与拉力计量器22连接，所述拉力计量器22通过支撑座20与立柱13连接。
所述拉力计量器22上连接有定位圈21，所述定位圈21一端与拉力计量器22连接，所述定位圈21另一端与支撑座20相接触。
所述上挡圈18和下挡圈4均为两个半圆状组合装配结构，所述半圆状结构端部设有连接板5，相配合的连接板5之间通过连接螺栓进行连接。
所述螺杆8通过轴套6与下挡圈4连接，所述轴套6上设有连接孔7，所述连接孔7内穿设紧固螺栓，所述螺杆8穿入轴套6，所述螺杆8与轴套6内腔之间设有轴承9，所述轴承9通过轴套6实现轴向限位。
7.一种岩土圆柱样抗剪强度指标的测定方法，包括以下步骤：
S1：获取待测定岩土，将待测岩土制作成圆柱形状，并测量该岩土圆柱的横截面积，且圆柱状的待测定岩土的高度与上挡圈18与下挡圈4组合起来的高度相同；
S2：将步骤S1中制作的圆柱状岩土放置在下挡圈4和上挡圈18之间，将连接板5通过紧固螺栓连接；
S3：摇动摇臂12，摇臂12带动螺杆8转动，通过螺杆8与调节螺母10的相互作用使得螺杆8向左移动，螺杆8通过轴套6拉动下挡圈4向左移动，通过下支撑滑块3与下支撑滑轨2的相互作用，使得下挡圈4向左移动比较平稳定，下挡圈4向左移动对岩土圆柱产生横向剪切力T，通过上挡圈18与下挡圈4的相互作用，待测定圆柱岩土被切断；
S4：下挡圈4向左移动的同时，通过岩土圆柱对上挡圈18有向左的作用力，上挡圈18会有向左偏移量，上挡圈18向左偏移的同时会通过紧固头23对拉力计量器22的测量端产生向左的拉力，拉力计量器22显示计量数据，根据测量数据进行剪应力τ的计算，τ＝T/A(A为岩土圆柱的横截面积)，τf＝c+σtgφ(τf岩土圆柱抗剪强度，c为岩土圆柱的粘聚强度，σtgφ为摩擦强度正比于法向应力σ，σ＝P/A)，从而计算出抗剪强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于，包括：安装底座和上顶板，所述安装底座和上顶板一端通过立柱连接，所述安装底座和上顶板之间设有上挡圈和下挡圈，所述上挡圈一端连接有拉力计量器，所述拉力计量器与立柱连接，所述下挡圈上位于拉力计量器的相反方向设有螺杆，所述螺杆上套设有调节螺母，所述调节螺母通过支撑杆与安装底座相连接，所述螺杆端部设有摇臂。
2.根据权利要求1所述的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于：所述上顶板上设有上支撑滑轨，所述上挡圈上设有上支撑滑块，所述上支撑滑轨和上支撑滑块配合安装实现滑动连接，所述安装底座上设有下支撑滑座，所述下挡圈上设有下支撑滑块，所述下支撑滑座和下支撑滑块配合安装实现滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于：所述上挡圈上设有连接座，所述连接座上设有紧固头，所述紧固头与拉力计量器连接，所述拉力计量器通过支撑座与立柱连接。
4.根据权利要求3所述的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于：所述拉力计量器上连接有定位圈，所述定位圈一端与拉力计量器连接，所述定位圈另一端与支撑座相接触。
5.根据权利要求4所述的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于：所述上挡圈和下挡圈均为两个半圆状组合装配结构，所述半圆状结构端部设有连接板，相配合的连接板之间通过连接螺栓进行连接。
6.根据权利要求5所述的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于：所述螺杆通过轴套与下挡圈连接，所述轴套上设有连接孔，所述连接孔内穿设紧固螺栓，所述螺杆穿入轴套，所述螺杆与轴套内腔之间设有轴承，所述轴承通过轴套实现轴向限位。
7.一种岩土圆柱样抗剪强度指标的测定方法，其包括权利要求6所述的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获取待测定岩土，将待测岩土制作成圆柱形状，并测量该岩土圆柱的横截面积，且圆柱状的待测定岩土的高度与上挡圈与下挡圈组合起来的高度相同；
S2：将步骤S1中制作的圆柱状岩土放置在下挡圈和上挡圈之间，将连接板通过紧固螺栓连接；
S3：摇动摇臂，摇臂带动螺杆转动，通过螺杆与调节螺母的相互作用使得螺杆向左移动，螺杆通过轴套拉动下挡圈向左移动，通过下支撑滑块与下支撑滑轨的相互作用，使得下挡圈向左移动比较平稳定，下挡圈向左移动对岩土圆柱产生横向剪切力T，通过上挡圈与下挡圈的相互作用，待测定圆柱岩土被切断；
S4：下挡圈4向左移动的同时，通过岩土圆柱对上挡圈有向左的作用力，上挡圈会有向左偏移量，上挡圈向左偏移的同时会通过紧固头对拉力计量器的测量端产生向左的拉力，拉力计量器显示计量数据，根据测量数据进行剪应力τ的计算，τ＝T/A(A为岩土圆柱的横截面积)，τf＝c+σtgφ(τf岩土圆柱抗剪强度，c为岩土圆柱的粘聚强度，σtgφ为摩擦强度正比于法向应力σ，σ＝P/A)，从而计算出抗剪强度。
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