CN110376077A - 一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土检测领域，具体公开了一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置及方法，该装置包括支撑组件、剪切组件和加压组件；包括两根横向钢架、两根纵向钢架和连接螺栓；所述剪切组件包括两根滑轨、剪切盒和位移传感器；所述滑轨安装在支撑组件内，所述滑轨两端分别通过螺栓垂直固定在纵向钢架上；所述剪切盒为无盖的空心长方体结构，所述剪切盒的两侧分别向纵向延伸有滑槽，所述滑槽内设置有滑轮，所述滑槽通过滑轮安装在滑轨上，实现滑槽通过滑轮在滑轨上滑动；所述位移传感器安装在剪切盒上；所述加压组件包括水平千斤顶、锚固底座、推力传感器和反向轴。本发明的方案结构简单，且运输组装方便，也提高了试验的准确性。

Description

一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置及方法

技术领域

本发明涉及岩土检测领域，特别是涉及一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置及方法。

背景技术

边坡土体的稳定性在土木工程领域具有重要意义，植被根系的护坡功能主要体现在其浅根的加筋作用和深根的锚固作用，对于一般植物根系最多可保持0.7至1.1m的土体边坡稳定性，因此根系复合土对于坡面的浅层滑坡具有良好防治作用，所以需要对根系复合土的抗剪程度进行试验，保证土体的稳固安全。

现有常用直剪试验来测定岩土体抗剪强度参数，但是现有的根系复合土直剪试验装置的剪切盒分两个，且上面的剪切盒为顶上封闭式，需要对根系复合土进行下压，这样结构复杂，且破坏根系复合土的根系植物，不利试验的准确性。

例如中国专利CN201610212571.0，公开了一种现场土体直剪试验用土体制备和直剪试验的装置和方法，该装置的剪切盒分为两个，且位于上面的剪切盒需要对岩土进行下压，这样对根系复合土的根系植物进行破坏，影响试验结果，并且结构复杂，组装步骤繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置及方法，解决了现有试验装置破坏根系复合土和结构复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，包括支撑组件、剪切组件和加压组件；

所述支撑组件为矩形框架，包括两根横向钢架、两根纵向钢架和连接螺栓；所述纵向钢架底面设置有锚固铁条；所述纵向钢架两端开设有凹槽；所述横向钢架两端分别插入到凹槽内；所述连接螺栓竖直插入纵向钢架并贯穿横向钢架，将横向钢架两端固定在凹槽内；

所述剪切组件包括两根滑轨、剪切盒和位移传感器；所述滑轨安装在支撑组件内，所述滑轨两端分别通过螺栓垂直固定在纵向钢架上；所述剪切盒为无盖的空心长方体结构，所述剪切盒的两侧分别向纵向延伸有滑槽，所述滑槽内设置有滑轮，所述滑槽通过滑轮安装在滑轨上，实现滑槽通过滑轮在滑轨上滑动；所述位移传感器安装在剪切盒上；

所述加压组件包括水平千斤顶、锚固底座、推力传感器和反向轴；所述锚固底座安装在支撑组件内；所述水平千斤顶安装在锚固底座上，所述水平千斤顶顶端设置有手轮；所述推力传感器的一端与剪切盒的侧面连接，另一端与水平千斤顶的顶盘连接；所述反向轴一端固定在纵向钢架上，另一端与水平千斤顶连接。

作为优选方案，所述纵向钢架和滑轨上分别设置有定位尺。

作为优选方案，所述剪切盒两侧向上延伸有加高板。

作为优选方案，所述锚固底座底面上设置有锚固钉。

作为优选方案，所述锚固铁条设置有16根，以4根为一组分别设置在纵向钢架两端的底面上。

作为优选方案，所述位移传感器和推动传感器内分别设置有无线传输装置和内置电源。

为了解决上述技术问题，与上述试验装置相匹配，本发明另一方面提供一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验方法，包括如下步骤：

S1、组装支撑组件，将支撑组件以试验土体为中心安放到试验平面上；具体先将横向钢架两端卡入纵向钢架的凹槽内，并通过连接螺栓固定，最后将锚固铁定插入试验平面内；

S2、将滑轨两端分别固定到纵向钢架上，并将位移传感器安装到剪切盒上；剪切盒套到试验土体外，并将滑槽安装到滑轨上；

S3、锚固底座安放到试验平面上，将水平千斤顶固定在锚固底座上，通过推力传感器将水平千斤顶顶盘和剪切盒侧面连接，通过反向轴将水平千斤顶与纵向钢架连接；

S4、匀速转动手轮，使水平千斤顶给予剪切盒一个水平推力，观察位移传感器的数据，每当剪切盒移动5mm，则读取和记录一次推力传感器的数据；

S5、继续匀速转动手轮，在试验土体达到规范要求剪切位移后即可停止试验，记录并保存试验数据。

作为优选方案，试验过程中避免触碰根系植物。

作为优选方案，所述步骤S5中转动手轮的速度为4转/分钟。

作为优选方案，所述步骤S4之前调试位移传感器，使位移传感器数据归零。

本发明具有以下有益效果：

本发明的方案通过设置单个开放式的剪切盒，避免破坏根系复合土内的根系植物，保证试验数据的准确性，并且通过结构为可拆卸式，可以直接拆卸运输到现场后进行组装，结构简单，且通过设置滑轮，避免剪切盒与滑轨之间的摩擦力影响实验结果；此外采用位移传感器和推动传感器测试数据，既节约了人工成本，并且提高试验准确性，同时在支撑组件底部设置有锚固铁条，避免在试验时支撑部件发生位移。

附图说明

图1是本发明实施例提供的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验方法的流程图。

附图标记：1、横向钢架；2、纵向钢架；3、连接螺栓；4、滑轨；5、剪切盒；6、位移传感器；7、水平千斤顶；8、锚固底座；9、手轮；10、推力传感器；11、反向轴；12、试验土体；13、试验平面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明优选实施例提供一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，包括支撑组件、剪切组件和加压组件；

所述支撑组件为矩形框架，包括两根横向钢架1、两根纵向钢架2和连接螺栓3；所述纵向钢架2底面设置有锚固铁条；所述纵向钢架2两端开设有凹槽；所述横向钢架1两端分别插入到凹槽内；所述连接螺栓3竖直插入纵向钢架2并贯穿横向钢架1，将横向钢架1两端固定在凹槽内；

所述剪切组件包括两根滑轨4、剪切盒5和位移传感器6；所述滑轨4安装在支撑组件内，所述滑轨4两端分别通过螺栓垂直固定在纵向钢架2上；所述剪切盒5为无盖的空心长方体结构，所述剪切盒5的两侧分别向纵向延伸有滑槽，所述滑槽内设置有滑轮，所述滑槽通过滑轮安装在滑轨4上，实现滑槽通过滑轮在滑轨4上滑动；所述位移传感器6安装在剪切盒5上；

所述加压组件包括水平千斤顶7、锚固底座8、推力传感器10和反向轴11；所述锚固底座8安装在支撑组件内；所述水平千斤顶7安装在锚固底座8上，所述水平千斤顶7顶端设置有手轮9；所述推力传感器10的一端与剪切盒5的侧面连接，另一端与水平千斤顶7的顶盘连接；所述反向轴11一端固定在纵向钢架2上，另一端与水平千斤顶7连接。

本发明优选实施例，所述纵向钢架2和滑轨4上分别设置有定位尺。

具体的，当试验装置进行组装时，支撑组件应以试验土体12为中心进行组装，所以需要利用纵向钢架2上和滑轨4上的定位尺进行定位，保证组装的精准。

本发明优选实施例，所述剪切盒5两侧向上延伸有加高板。

具体的，剪切盒5与纵向钢架2平行的两个侧面向上延伸加高板，可以避免试验土体12过高，剪切盒5推力不均导致试验不准的问题。

本发明优选实施例，所述锚固底座8底面上设置有锚固钉。

具体的，在锚固底座8底面设置锚固钉可以保证锚固底座8的稳固，保证水平千斤顶7在工作时位移。

本发明优选实施例，所述锚固铁条设置有16根，以4根为一组分别设置在纵向钢架2两端的底面上。

本发明优选实施例，所述位移传感器6和推动传感器内分别设置有无线传输装置和内置电源。位移传感器6和推力传感器10连接计算机。

具体的，所述位移传感器6和推动传感器内设置无线传输装置和内置电源，由此避免因插线过多过长而产生麻烦。通过此远程传输模块，可在剪切过程中传输数据至计算机，由计算机实时记录剪切位移与剪切力，提高了数据采集的效率。

参见图2，本发明优选实施例提供另一方面提供一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验方法，包括如下步骤：

S1、组装支撑组件，将支撑组件以试验土体12为中心安放到试验平面上；具体先将横向钢架1两端卡入纵向钢架2的凹槽内，并通过连接螺栓3固定，最后将锚固铁定插入试验平面13内；

S2、将滑轨4两端分别固定到纵向钢架2上，并将位移传感器6安装到剪切盒5上；剪切盒5套到试验土体12外，并将滑槽安装到滑轨4上；

S3、锚固底座8安放到试验平面13上，将水平千斤顶7固定在锚固底座8上，通过推力传感器10将水平千斤顶7顶盘和剪切盒5侧面连接，通过反向轴11将水平千斤顶7与纵向钢架2连接；

S4、匀速转动手轮9，使水平千斤顶7给予剪切盒5一个水平推力，观察位移传感器6的数据，每当剪切盒5移动5mm，则读取和记录一次推力传感器10的数据；

S5、继续匀速转动手轮9，在试验土体12达到规范要求剪切位移后即可停止试验，记录并保存试验数据。

本发明优选实施例，试验过程中避免触碰根系植物。

具体的，根系复合土中根系植物的完整性大大影响试验结果，所以在试验过程中，避免触碰根系植物。

本发明优选实施例，所述步骤S5中转动手轮9的速度为4转/分钟。

本发明优选实施例，所述步骤S4之前调试位移传感器6，使位移传感器6数据归零。

本发明优选实施例，所述步骤S1之前先进行对试验场地进行选取，并对试验场地进行开挖，在选定的场地内将土体开挖并保留中间研究的土体；然后对带状区域的底部及四周整平。

具体的，本发明优选实施例通过设置单个开放式的剪切盒5，避免破坏根系复合土内的根系植物，保证试验数据的准确性，并且通过结构为可拆卸式，可以直接拆卸运输到现场后进行组装，结构简单，且通过设置滑轮，避免剪切盒5与滑轨4之间的摩擦力影响实验结果；此外采用位移传感器6和推动传感器测试数据，既节约了人工成本，并且提高试验准确性，同时在支撑组件底部设置有锚固铁条，避免在试验时支撑部件发生位移。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，其特征在于：包括支撑组件、剪切组件和加压组件；

所述支撑组件为矩形框架，包括两根横向钢架、两根纵向钢架和连接螺栓；所述纵向钢架底面设置有锚固铁条；所述纵向钢架两端开设有凹槽；所述横向钢架两端分别插入到凹槽内；所述连接螺栓竖直插入纵向钢架并贯穿横向钢架，将横向钢架两端固定在凹槽内；

所述剪切组件包括两根滑轨、剪切盒和位移传感器；所述滑轨安装在支撑组件内，所述滑轨两端分别通过螺栓垂直固定在纵向钢架上；所述剪切盒为无盖的空心长方体结构，所述剪切盒的两侧分别向纵向延伸有滑槽，所述滑槽内设置有滑轮，所述滑槽通过滑轮安装在滑轨上，实现滑槽通过滑轮在滑轨上滑动；所述位移传感器安装在剪切盒上；

所述加压组件包括水平千斤顶、锚固底座、推力传感器和反向轴；所述锚固底座安装在支撑组件内；所述水平千斤顶安装在锚固底座上，所述水平千斤顶顶端设置有手轮；所述推力传感器的一端与剪切盒的侧面连接，另一端与水平千斤顶的顶盘连接；所述反向轴一端固定在纵向钢架上，另一端与水平千斤顶连接。

2.如权利要求1所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，其特征在于:所述纵向钢架和滑轨上分别设置有定位尺。

3.如权利要求1所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，其特征在于:所述剪切盒两侧向上延伸有加高板。

4.如权利要求1所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，其特征在于:所述锚固底座底面上设置有锚固钉。

5.如权利要求1所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，其特征在于:所述锚固铁条设置有16根，以4根为一组分别设置在纵向钢架两端的底面上。

6.如权利要求1所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置，其特征在于:所述位移传感器和推动传感器内分别设置有无线传输装置和内置电源。

7.一种如权利要求1-5任一所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验装置的试验方法，其特征在于:包括如下步骤：

S1、组装支撑组件，将支撑组件以试验土体为中心安放到试验平面上；具体先将横向钢架两端卡入纵向钢架的凹槽内，并通过连接螺栓固定，最后将锚固铁定插入试验平面内；

S2、将滑轨两端分别固定到纵向钢架上，并将位移传感器安装到剪切盒上；剪切盒套到试验土体外，并将滑槽安装到滑轨上；

S3、锚固底座安放到试验平面上，将水平千斤顶固定在锚固底座上，通过推力传感器将水平千斤顶顶盘和剪切盒侧面连接，通过反向轴将水平千斤顶与纵向钢架连接；

S4、匀速转动手轮，使水平千斤顶给予剪切盒一个水平推力，观察位移传感器的数据，每当剪切盒移动5mm，则读取和记录一次推力传感器的数据；

S5、继续匀速转动手轮，在试验土体达到规范要求剪切位移后即可停止试验，记录并保存试验数据。

8.如权利要求7所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验方法，其特征在于:试验过程中避免触碰根系植物。

9.如权利要求7所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验方法，其特征在于:所述步骤S5中转动手轮的速度为4转/分钟。

10.如权利要求7所述的可拆卸式的根系复合土现场直剪试验方法，其特征在于:所述步骤S4之前调试位移传感器，使位移传感器数据归零。