CN108195680A - 一种对土单元施加不同约束的试验装置 - Google Patents

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张娟
朱金环
李文
曹升亮
王中将
郭胜男
刘阳
王聚军
代保森
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Abstract

本发明公开了一种土单元试件测试装置，通过将侧压板均匀设置于土样放置台凹槽内的待测土样试件外侧，同时在加载装置外侧设置能够滑动和固定的滑动装置，利用加载装置对土单元试件在顶面施加荷载的同时对土单元试件的对侧、三侧、四侧进行不同的约束，该约束是根据土单元在路基中取样位置所受的约束条件，对试验土单元试件施加与其取样位置相同的约束，能够实现待测土样试件不同方向力的测试，使待测土样试件自然受力，本装置结构简单，能够对土单元试件进行约束条件下的直剪试验，并且保证土单元试件在剪切过程中，剪切面一直和土体接触，通过测定土单元试件的四周变形以及竖向变形，来测量该土样的泊松比，有效提高了土单元试件的测量真实性。

Description

一种对土单元施加不同约束的试验装置
技术领域
本发明属于岩土工程领域，涉及一种土单元试件测试装置。
背景技术
室内压缩试验和剪切试验是土工试验中常见的测定土样变形和强度的试验用于分析建筑物地基、路基的沉降以及稳定性的参数确定。室内压缩试验的常规做法是将土样置于环刀内并放在刚性容器内进行竖向施加荷载，使土样在完全刚性侧限的条件下进行压缩试验，试验过程中没有考虑土样的侧向变形，这与实际工程中土单元周围是柔性的土材料的受力变形条件不符。目前土工试验中关于剪切的试验装置为圆形的标准剪切盒，剪切面积随着剪切的进行逐渐递减，试验结果存在误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土单元试件测试装置，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种土单元试件测试装置，包括土样夹装装置、加载装置和滑动的装置；
其中土样夹装装置包括土样放置台和施压板，土样放置台上设有用于土样试件定位放置的凹槽，施压板包括上压板和侧压板，侧压板均匀设置于土样放置台凹槽内的待测土样试件外侧，侧压板外侧和上压板上端均连接有加载装置，滑动的装置设置于加载装置外侧，用于固定或者移动加载装置。
进一步的，施压板包括一个上压板和四个侧压板，四个侧压板呈矩形合围在待测土样试件外侧。
进一步的，加载装置包括千斤顶和测力环，测力环两端分别连接于千斤顶和施压板外侧。
进一步的，滑动装置包括连接于千斤顶端部的滑动板，土样放置台上设有挡板，滑动板与挡板面接触，滑动板能够相对挡板面接触固定或滑动。
进一步的，滑动板上设有滑槽，滑槽内设有滚轴，滚轴设置于滑动板滑槽内。
进一步的，还包括门型架，门型架固定安装在土样放置台上，门型架上设有滑动挡板，上压板上端的千斤顶端部与滑动挡板接触，上压板上端的千斤顶与滑动挡板之间设有滑动板，上压板上端的千斤顶能够相对滑动挡板滑动。
进一步的，施压板与待测土样试件之间还设有橡胶柔性气囊。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种土单元试件测试装置，通过将侧压板均匀设置于土样放置台凹槽内的待测土样试件外侧，同时在加载装置外侧设置能够滑动和固定的滑动装置，利用加载装置对土单元试件在顶面施加荷载的同时对土单元试件的对侧、三侧、四侧进行不同的约束，该约束是根据土单元在路基中取样位置所受的约束条件，对试验土单元试件施加与其取样位置相同的约束，能够实现待测土样试件不同方向力的测试，使待测土样试件自然受力，本发明能够对土单元试件进行约束条件下的直剪试验，并且保证土单元试件在剪切过程中，剪切面一直和土体接触，通过测定土单元试件的四周变形以及竖向变形，来测量该土样的泊松比，本装置结构简单，能够得出当土单元试件受到周围压力时，到底能对竖直方向的变形有多大的影响，从而可以进一步的为岩土工程所服务。
进一步的，通过将方形柔性气囊置于钢板与土单元试件之间通过向气囊内充气对土单元试件在顶面施加荷载的同时对土单元试件的对侧、三侧、四侧进行施加柔性约束，能够模拟土单元在实际受压过程中周围处于土的柔性约束条件，使测量数据更加真实。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明俯视图。
图3为本发明加载装置安装结构示意图。
图4为本发明施压板结构示意图。
图5为本发明传力杆结构示意图。
图6为本发明滑动板结构示意图。
其中：1、土样放置台；2、施压板；3、加载装置；4、滑动的装置；5、千斤顶；6、测力环；7、门型架；8、滑动挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图6所示，一种土单元试件测试装置，包括土样夹装装置、加载装置3和滑动的装置4；
其中土样夹装装置包括土样放置台1和施压板2，土样放置台1上设有用于土样试件定位放置的凹槽，施压板2包括上压板和侧压板，侧压板均匀设置于土样放置台凹槽内的待测土样试件外侧，侧压板外侧和上压板上端均连接有加载装置3，滑动的装置4设置于加载装置3外侧，用于固定或者移动加载装置；
具体的，施压板2包括一个上压板和四个侧压板，四个侧压板呈矩形合围在待测土样试件外侧；
加载装置包括千斤顶5和测力环6，测力环6两端分别连接于千斤顶5和施压板2外侧；
滑动装置4包括连接于千斤顶5端部的滑动板，土样放置台1上设有挡板，滑动板与挡板面接触，滑动板能够相对挡板面接触固定或滑动；
滑动板上设有滑槽，滑槽内设有滚轴，滚轴设置于滑动板滑槽内；当测定试样的压缩变形时，这五个千斤顶的位置是固定不变的，这时带滑槽的滑动板和千斤顶一起固定在周围的滑动挡板上，当测定试样的抗剪强度指标时，这时带滑槽的底板周围的滑动挡板之间不进行连接而只有接触，然后把滚轴放在底板的滑槽内，供加载装置随着试样的剪切过程而移动。滑动板上还设有用于与滑动挡板固定的通孔，通过螺栓与滑动挡板紧固固定；
还包括门型架7，门型架7固定安装在土样放置台1上，门型架7上设有滑动挡板8，上压板上端的千斤顶端部与滑动挡板8接触，上压板上端的千斤顶与滑动挡板8之间设有滑动板，上压板上端的千斤顶能够相对滑动挡板8滑动；
施压板2与待测土样试件之间还设有橡胶柔性气囊，用于向气囊内冲入压缩气体，通过调节气囊内气体的压强从而可对土单元试件产生柔性约束。
为了保证上压板上端的千斤顶和待测土样试件上表面有效接触，在上压板上端的千斤顶和测力环之间采用传力杆进行连接，传力杆的一端设有带有螺纹的凹槽，另一端设有螺纹头，千斤顶活塞处的螺纹头旋进传力杆带有螺纹凹槽的一端，测力环的另一端和传力杆带有螺纹头的一端进行连接；
侧压板上的千斤顶和测力环的连接是采用带有螺纹头的刚性套筒进行连接，套筒的一端带有螺纹的丝头，套筒的侧面有两个对称的螺丝钉，使用时，将带有螺纹头的刚性套筒的螺纹头旋进测力环带有螺纹凹槽的一端，刚性套筒套在千斤顶的活塞端，套筒侧面对称设置两个螺丝钉，用来防止套筒和千斤顶之间发生相互滑动。
对于测力环和土样周围钢板的连接是采用带有螺纹头的方形钢板进行连接，方形钢板的中心点带有一个螺纹头，螺纹头旋进测力环带有螺纹凹槽的一端，带有螺纹头的方形钢板和土样周围钢板接触，起到传力的作用。
当测定土样的压缩特性时，根据土单元试件在取样位置所受的约束条件，来对试验土单元试件施加与其取样位置相同的约束。当土单元试件只有相对两侧和上侧受力时，通过伸缩千斤顶对土单元试件施加与现场土体相同的约束，土单元试件所施加约束力的大小和现场土体实际受力的大小相同，同时通过加载装置3对约束条件下的试样进行变形监测，通过加载装置上的测力环来对仪器进行变形量测；
当测定土样的抗剪强度特性时，采用三个侧向千斤顶中的中间千斤顶对土样施加水平推力，中间千斤顶邻侧和上侧三个千斤顶对土体施加三侧约束，中间千斤顶对侧的千斤顶不对土样施加约束，在剪切过程中，邻侧和上侧三个千斤顶通过滑动的装置进行滑动，此时土样单元在土样放置台1的凹槽和施压板2的作用下，产生剪切力，同时通过加载装置来对约束条件下试样的剪切变形进行监测，通过测量仪器变形的百分表来对仪器进行变形量测。

Claims (7)

1.一种土单元试件测试装置，其特征在于，包括土样夹装装置、加载装置(3)和滑动的装置(4)；
其中土样夹装装置包括土样放置台(1)和施压板(2)，土样放置台(1)上设有用于土样试件定位放置的凹槽，施压板(2)包括上压板和侧压板，侧压板均匀设置于土样放置台凹槽内的待测土样试件外侧，侧压板外侧和上压板上端均连接有加载装置(3)，滑动的装置(4)设置于加载装置(3)外侧，用于固定或者移动加载装置。
2.根据权利要求1所述的一种土单元试件测试装置，其特征在于，施压板(2)包括一个上压板和四个侧压板，四个侧压板呈矩形合围在待测土样试件外侧。
3.根据权利要求2所述的一种土单元试件测试装置，其特征在于，加载装置包括千斤顶(5)和测力环(6)，测力环(6)两端分别连接于千斤顶(5)和施压板(2)外侧。
4.根据权利要求1所述的一种土单元试件测试装置，其特征在于，滑动装置(4)包括连接于千斤顶(5)端部的滑动板，土样放置台(1)上设有挡板，滑动板与挡板面接触，滑动板能够相对挡板面接触固定或滑动。
5.根据权利要求4所述的一种土单元试件测试装置，其特征在于，滑动板上设有滑槽，滑槽内设有滚轴，滚轴设置于滑动板滑槽内。
6.根据权利要求1所述的一种土单元试件测试装置，其特征在于，还包括门型架(7)，门型架(7)固定安装在土样放置台(1)上，门型架(7)上设有滑动挡板(8)，上压板上端的千斤顶端部与滑动挡板(8)接触，上压板上端的千斤顶与滑动挡板(8)之间设有滑动板，上压板上端的千斤顶能够相对滑动挡板(8)滑动。
7.根据权利要求1所述的一种土单元试件测试装置，其特征在于，施压板(2)与待测土样试件之间还设有橡胶柔性气囊。
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