CN107703279A - 一种便携式原位直剪仪 - Google Patents

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials

Abstract

本发明公开了一种便携式原位直剪仪，用于获取检测点的软粘土不排水抗剪强度。便携式十字板直剪仪包括扭矩仪、组装于扭矩仪输出轴上的导杆及设于导杆上的挡板组，所述导杆将挡板组插设至检测点的地底至一预设深度。所述扭矩仪转动以驱动导杆及挡板组转动，且所述扭矩仪输出对应的测试数据，以获取该检测点的软粘土不排水抗剪强度。该便携式十字板直剪仪零件少，设备的自重小，可实现单人操作及搬运，适合野外的快速检测。该直剪仪操作组件少，操作简单。扭矩仪带动导杆及挡板组转动，导杆将挡板组受到的扭矩力传递至扭矩仪，以获得检测数据，检测简单，操作方便。

Description

一种便携式原位直剪仪
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其是涉及一种便携式原位直剪仪。
背景技术
在施工前，需检测该区域的软粘土不排水抗剪强度。用于野外现场测定软粘土不排水抗剪强度的原位剪切仪虽然具有很多优点，但是由于其体积巨大，结构复杂，自重大，导致设备的搬运不方便。并且其设备的操作复杂，需要多人同时对其进行操作，在野外环境下检测效率低。因此有必要予以改进。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种便携式原位直剪仪，它具有携带方便，操作简单的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种便携式原位直剪仪，用于获取检测点的软粘土不排水抗剪强度，包括扭矩仪、组装于扭矩仪输出轴上的导杆及设于导杆上的挡板组，所述导杆将挡板组插设至检测点的地底至一预设深度，所述扭矩仪转动以驱动导杆及挡板组转动，且所述扭矩仪输出对应的测试数据，以获取该检测点的软粘土不排水抗剪强度。
可选地，所述挡板组自导杆的外周面沿平行于导杆轴线方向向外辐射延伸。
可选地，所述挡板组包括对称分布于所述导杆的横向挡板及纵向挡板，所述横向挡板及纵向挡板呈“十”字形分布。
可选地，所述横向挡板的长度等于纵向挡板的长度。
可选地，所述便携式原位直剪仪所受软粘土不排水抗剪强度的计算公式：
其中，τf为土的不排水抗剪强度，单位Pa；Mmax为扭矩仪所受的扭矩力，单位N·m，H为挡板组的高度，单位m；D为挡板组的转动回转直径，单位m；π为圆周率。
可选地，所述横向挡板与所述纵向挡板的末端呈尖角状并相交至导杆以形成箭头状结构。
可选地，所述便携式原位直剪仪还包括支架，所述扭矩仪架设于所述支架上，所述导杆及所述挡板组贯穿所述支架。
可选地，所述支架包括支撑件、安装于支撑件上的转动件及可转动连接于所述支撑件的支脚件，所述扭矩仪架设于所述转动件，所述支脚件架设于检测点的地表且挡板组穿插至所述地底。
可选地，所述支脚件包括可转动连接于所述支撑件的杆体部、沿所述杆体部的周向局部外凸的限位部及设于所述杆体部端部的尖脚部，所述尖脚部用于插设至所述检测点的地表以使所述限位部贴合至所述检测点的地表。
可选地，所述杆体部可沿轴线方向伸缩并锁定于一预设长度。
采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：
该便携式原位直剪仪零件少，设备的自重小，可实现单人操作及搬运，适合野外的快速检测。该直剪仪操作组件少，操作简单。扭矩仪带动导杆及挡板组转动，导杆将挡板组受到的扭矩力传递至扭矩仪，以获得检测数据，检测简单，操作方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的一种便携式原位直剪仪的结构示意图；
图2是本发明的另一种便携式原位直剪仪的结构示意图；
图3是本发明的带支架便携式原位直剪仪的结构示意图。
图中：扭矩仪10；输出轴11；导杆20；挡板组30；横向挡板31；纵向挡板32；支架40；转动件41；支撑件42；支脚件43；杆体部431；限位部432；尖脚部433。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例，见图1至图2所示：便携式原位直剪仪用于获取检测点的软粘土不排水抗剪强度，其包括扭矩仪10、组装于扭矩仪10的输出轴11上的导杆20及设于导杆20上的挡板组30。导杆20将挡板组30插设至检测点的地底至一预设深度，导杆20呈柱状刚性结构，其挡板组30设于导杆20的端部。扭矩仪10转动以驱动导杆20及挡板组30转动，且扭矩仪10输出对应的测试数据，以获取该检测点的软粘土不排水抗剪强度。
导杆20及挡板组30插设至地底，扭矩仪10转动以带动导杆20及挡板组30转动。其中，在扭矩仪10转动过程中，挡板组30受到地底泥土的阻力。扭矩仪10输出的扭矩需要克服该阻力，以输出更大的扭矩力。通过扭矩仪10输出的扭矩力，并根据相应的计算公式获取检测点的软粘土不排水抗剪强度，测试方便。该便携式原位直剪仪的组件少，自重地，可实现单人携带及操作，适合在野外的快速检测。
挡板组30用于剪切相应体积的地底泥土，以使扭矩仪10获取相应的扭矩力。可选地，挡板组30自导杆20的外周面沿平行于导杆20轴线方向向外辐射延伸。在一实施方式中，挡板组30包括对称分布于导杆20的横向挡板31及纵向挡板32，横向挡板31及纵向挡板32呈“十”字形分布。
挡板组30呈“十”字形分布，在插设至地底泥土中时，其将测试区域划分为相等的四部分，在挡板组30转动过程中，受力均衡，能准确反映该区域的软粘土不排水抗剪强度。导杆20受到的扭矩取决于横向挡板31及纵向挡板32的受力面积，且受力均匀则各个转动方向均为相等的作用力。可选地，横向挡板31的长度等于纵向挡板32的长度。两者的长度相等，高度相等则挡板组30传递至导杆20的阻力相等。当然，横向挡板31及纵向挡板32不仅仅局限于相等，也可以使得横向挡板31大于纵向挡板32的长度等情况。在导杆20对称方向上受力平衡，也可获取相应的测试数据。
为进一步通过扭矩仪10测试的数据获取相应的软粘土不排水抗剪强度，便携式原位直剪仪所受软粘土不排水抗剪强度的计算公式：
其中，τf为土的不排水抗剪强度，单位Pa；Mmax为扭矩仪10所受的扭矩力，单位N·m，H为挡板组30的高度，单位m；D为挡板组30的转动回转直径，单位m；π为圆周率。
其中，Mmax为横向挡板31及纵向挡板32受到破坏土体时传递的扭矩之和。
为便于将挡板组30插设至泥土，可选地，横向挡板31与纵向挡板32的末端呈尖角状并相交至导杆20以形成箭头状结构。即将横向挡板31与纵向挡板32朝向导杆20末端的一侧设为钝角状，使得挡板组30的端部设为箭头形状。在挡板组30插设至泥土过程中，挡板组30受到的阻力小，便于单人操作。
便携式原位直剪仪需检测扭矩仪10受到的扭矩力，相应地，降低操作人员在旋转扭矩仪10时的轴向力，有利于使检测数据更加准确。
如图3所示，便携式原位直剪仪还包括支架40，扭矩仪10架设于支架40上，导杆20及挡板组30贯穿支架40。其中，支架40包括支撑件42、安装于支撑件42上的转动件41及可转动连接于支撑件42的支脚件43，扭矩仪10架设于转动件41，支脚件43架设于检测点的地表且挡板组30穿插至地底。
扭矩仪10架设于支架40上，其中扭矩仪10的输出轴11贯穿支架40并与导杆20连接。或者导杆20贯穿支架40与扭矩仪10的输出轴11连接，以使得扭矩仪10及导杆20的轴线垂直于地面。支架40上设有的支脚件43支撑与地面上，使得地面与支撑件42支架40形成一稳定的高度，使得扭矩仪10驱动导杆20旋转过程中，挡板组30处于同一平面内旋转且仅仅传递扭矩力。扭矩仪10架设于转动件41上，以随转动件41旋转，其中，转动可采用轴承制成或轴承与其他组件匹配形成，如推力球轴承等。
支脚件43用于支撑扭矩仪10等配件，可选地，支脚件43包括可转动连接于支撑件42的杆体部431、沿杆体部431的周向局部外凸的限位部432及设于杆体部431端部的尖脚部433，尖脚部433用于插设至检测点的地表以使限位部432贴合至检测点的地表。
支架40应用于野外检测，支脚件43可转动连接于支撑件42上，可以实现收缩或展开的功能，便于携带及使用。便携式原位直剪仪用于检测野外泥土的软粘土不排水抗剪强度，支脚需要稳固支撑并定位，在支脚件43的端部设置尖角部，可使得安装支架40过程中，将尖角部插设至地面，使支脚件43不会移动。其中，尖角部的截面积自限位部432向其末端逐渐减小。限位部432的外径大于尖角部的最大外径，使得尖角部插设至地面后，支脚件43受阻与限位部432，而使得限位部432贴合于地表。
为便于调节扭矩仪10的高度及挡板部插设至地底的深度，可选地，杆体部431可沿轴线方向伸缩并锁定于一预设长度。其中，杆体部431可采用不同直径的管材互相套设以实现轴向伸缩，或者通过卡槽与滑杆的形式实现轴向伸缩，或者其他可轴向伸缩的形式。为进一步降低支架40的重量，杆体部431可采用空心管等材料制成，或者支架40采用铝合金、塑料件等材料制成，以降低自重，便于携带。
直剪仪目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种便携式原位直剪仪，用于获取检测点的软粘土不排水抗剪强度，其特征在于，包括扭矩仪、组装于扭矩仪输出轴上的导杆及设于导杆上的挡板组，所述导杆将挡板组插设至检测点的地底至一预设深度，所述扭矩仪转动以驱动导杆及挡板组转动，且所述扭矩仪输出对应的测试数据，以获取该检测点的软粘土不排水抗剪强度。
2.根据权利要求1所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述挡板组自导杆的外周面沿平行于导杆轴线方向向外辐射延伸。
3.根据权利要求1所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述挡板组包括对称分布于所述导杆的横向挡板及纵向挡板，所述横向挡板及纵向挡板呈“十”字形分布。
4.根据权利要求3所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述横向挡板的长度等于纵向挡板的长度。
5.根据权利要求3所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述便携式原位直剪仪所受软粘土不排水抗剪强度的计算公式：
<mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>M</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>&amp;pi;D</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>D</mi> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>H</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，τf为土的不排水抗剪强度，单位Pa；Mmax为扭矩仪所受的扭矩力，单位N·m，H为挡板组的高度，单位m；D为挡板组的转动回转直径，单位m；π为圆周率。
6.根据权利要求3所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述横向挡板与所述纵向挡板的末端呈尖角状并相交至导杆以形成箭头状结构。
7.根据权利要求1至6任一项所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述便携式原位直剪仪还包括支架，所述扭矩仪架设于所述支架上，所述导杆及所述挡板组贯穿所述支架。
8.根据权利要求7所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述支架包括支撑件、安装于支撑件上的转动件及可转动连接于所述支撑件的支脚件，所述扭矩仪架设于所述转动件，所述支脚件架设于检测点的地表且挡板组穿插至所述地底。
9.根据权利要求8所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述支脚件包括可转动连接于所述支撑件的杆体部、沿所述杆体部的周向局部外凸的限位部及设于所述杆体部端部的尖脚部，所述尖脚部用于插设至所述检测点的地表以使所述限位部贴合至所述检测点的地表。
10.根据权利要求9所述的便携式原位直剪仪，其特征在于：所述杆体部可沿轴线方向伸缩并锁定于一预设长度。
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