CN110441166A - 一种土石混合体室内直剪试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种土石混合体室内直剪试验装置，包括：架体，顶部和侧面分别设有安装区；水平承载机构，设置于架体的底部，包括剪切盒和承载部件，其中剪切盒包括固定部以及设置于固定部上方的移动部，其中固定部底部安装在架体的底部，移动部叠放于固定部的顶部；承载部件设置于剪切盒顶部；施力单元，包括竖向施力部和横向施力部，其中竖向施力部悬装于架体的顶部安装区，竖向施力部的施力端与承载部件接触；横向施力部悬装于架体的侧面安装区，并且保持横向施力部的施力端与移动部接触；以及检测单元，设置于架体内，包括多个位移计和压力传感器。本发明的有益效果是：可以对土石混合体开展室内直剪试验和室内固结试验，结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种土石混合体室内直剪试验装置。
背景技术
在深基坑工程的工程地质勘查中，往往会遇到细粒土和粗粒土混杂的土，这种土被称为土石混合体。由于土石混合体的粗颗粒粒径较大，采用已有的常规小型三轴仪或直剪试验仪器均无法准确测定土石混合体的抗剪强度参数，因此设计一套能够测定土石混合体抗剪强度参数的室内直剪试验仪器就显得较为重要。
一般的直剪仪在剪切试验过程中，试样的抗剪切面积会在试验过程中随着变形的增加而减小，这样会对试验结果造成影响。此外，在常规的直剪试验仪器上无法测定土石混合体的静止侧压力系数k0。
发明公开号为CN107860647A的专利公开了一种用于恒定截面直剪切实验的剪切盒装置。该结构由上剪切盒和下剪切盒两部分组成，所述的下剪切盒内径大于上剪切盒内径，两者内径相差1.2倍直剪仪的最大剪切距离。但是该专利在剪切过程中不能保证上下剪切盒的压力相同。
公开号为CN207123458U的专利公开了一种全自动直剪仪。该结构包括加压框架、水槽底座、上剪切盒和下剪切盒，水槽底座上开设排水槽和排水孔，但是该专利不能测量静止侧压力系数k0。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种可以对土石混合体进行室内直剪试验，并且可以测定土石混合体的静止侧压力系数k0室内直剪试验装置。
本发明所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于，包括：
架体，顶部和侧面分别设有安装区；
水平承载机构，设置于架体的底部，包括剪切盒和承载部件，其中剪切盒包括固定部以及设置于固定部上方的移动部，其中固定部底部安装在架体的底部，移动部叠放于固定部的顶部；承载部件设置于剪切盒顶部，用于向水平承载机构的移动部传递纵向压力；
施力单元，包括竖向施力部和横向施力部，其中竖向施力部悬装于架体的顶部安装区，竖向施力部的施力端与承载部件接触，用于向水平承载机构提供纵向的压力；横向施力部悬装于架体的侧面安装区，并且保持横向施力部的施力端与移动部接触，用于推动移动部使得移动部与固定部产生水平相对运动；
以及检测单元，设置于架体内，包括多个位移计和压力传感器，其中位移计设置于水平承载机构的移动部和/或施力单元上，用于检测水平承载机构的横向位移和/或纵向位移；压力传感器设置于上剪切盒和下剪切盒的测试孔处，用于测定测试孔处土样的压力。
剪切盒由两个上下叠加的上剪切盒和下剪切盒构成，其中下剪切盒作为固定部安装于架体的底部，侧壁嵌装透水石；上剪切盒作为移动部置于下剪切盒顶部，二者围成容腔。
上剪切盒和下剪切盒的侧壁分别设有1个测试孔。
所述上剪切盒的盒腔为上下通腔结构，所述下剪切盒的盒腔为上开口结构。
位于下剪切盒的底部或上剪切盒的顶部设置有滚珠。
下剪切盒右侧连有一个小剪切盒。
所述承载部件包括承压板和滚珠，所述承压板铺设于上剪切盒顶面上；滚珠设置于承压板与上剪切盒顶面之间。
所述位移计包括竖向位移计和上剪切盒位移计，其中竖向位移计设置在竖向施力部的施力端或承压板上；上剪切盒位移计设置在上剪切盒上。
所述压力传感器为土压力传感器，设置在上剪切盒和下剪切盒的测量孔处。
所述架体为反力架，其中在反力钢架一侧的侧面安装区设有托架，托架由竖钢板以及设置咋竖钢板上的水平钢板构成。
所述竖向施力部为竖向千斤顶，所述横向施力部为水平液压千斤顶。
在进行固结阶段时，水平千斤顶停止运行，控制竖向千斤顶的压力，直至固结完整，同时可以测量土压力。在剪切阶段，当竖向千斤顶的压力达到设计的固结压力,并土样固结完成后，开始施加水平千斤顶的推力，直至土样破坏为止。介于上承压板和上剪切盒之间有滚珠。
本发明的有益效果是：可以对土石混合体进行室内直剪试验和室内固结试验，同时保持剪切过程中剪切面恒定，消除一般试验中因剪切面改变而产生的试验误差，结构简单，操作方便。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参照附图：
实施例1本发明所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，包括：
架体1，顶部和侧面分别设有安装区；
水平承载机构，设置于架体1的底部，包括剪切盒和承载部件，其中剪切盒包括固定部以及设置于固定部上方的移动部，其中固定部底部安装在架体1的底部，移动部叠放于固定部的顶部；承载部件设置于剪切盒顶部；
施力单元，包括竖向施力部4和横向施力部2，其中竖向施力部4悬装于架体1的顶部安装区，竖向施力部4的施力端与承载部件相连；横向施力部悬装于架体的侧面安装区，并且保持横向施力部的施力端与移动部接触；
以及检测单元，设置于架体内，包括多个位移计和压力传感器，其中位移计设置于水平承载机构的移动部和/或施力单元上；压力传感器设置于上剪切盒和下剪切盒的测试孔处。
剪切盒由两个上下叠加的上剪切盒11和下剪切盒7构成，其中下剪切盒7作为固定部安装于架体1的底部，侧壁嵌装透水石8；上剪切盒11作为移动部置于下剪切盒7顶部，二者围成容腔。
上剪切盒11的侧壁设有用于安装压力传感器的测试孔。
下剪切盒7的侧壁设有用于安装压力传感器的测试孔。
所述上剪切盒11的盒腔为上下通腔结构，所述下剪切盒7的盒腔为上开口结构，下剪切盒右侧连有一小剪切盒。
位于下剪切盒的底部或上剪切盒的顶部设置有滚珠。
所述承载部件包括承压板12和滚珠13，所述承压板12铺设于上剪切盒顶面上；滚珠13设置于承压板与上剪切盒顶面之间。
所述位移计包括竖向位移计3和上剪切盒位移计5，其中竖向位移计3设置在竖向施力部4的施力端或承压板上；上剪切盒位移计设置在上剪切盒上。
所述压力传感器6为压力传感器，分别设置在上剪切盒和下剪切盒的测量孔处。
所述架体1为反力架，包括顶梁、传力柱和底板，顶梁与底板平行设置，并且二者之间通过传力柱相连，其中在反力钢架一侧的侧面安装区设有托架，托架由竖钢板9以及设置在竖钢板上的水平钢板10构成。
所述竖向施力部4为竖向千斤顶，所述横向施力部2为水平液压千斤顶。
本发明的实施步骤如下：
第一步：依据实际土石混合体中最大的碎石粒径，确定本发明的尺寸；
第二步：在进行固结阶段时，水平千斤顶停止运行，控制竖向千斤顶的压力，记录竖向位移计的变形量直至稳定,可认为土样固结完成；通过读取上剪切盒和下剪切盒的两个压力传感器读数，取平均值,结合竖向千斤顶的压力值,算出静止土压力系数k0；
第三步：在剪切阶段，保持竖向千斤顶的压力为预定设计值,开始施加水平千斤顶的推力，直至土样破坏或变形达到最大值为止。介于上承压板和上剪切盒之间有滚珠。上剪切盒右移时，盒中土体与下剪切盒右侧小剪切盒中土体接触，保持整个剪切过程中土体接触面积恒定。
实施例2本实施例中：反力架顶梁上向下设置有传力柱和竖向千斤顶，所述竖向千斤顶的活塞杆端部设置有水平设置的承压板，位于所述水平承压板正下方自上而下设置有上剪切盒和下剪切盒；所述上剪切盒的盒腔为上下通腔结构，所述下剪切盒的盒腔为上开口结构，下剪切盒右侧连有一小剪切盒；位于下剪切盒的底部或上剪切盒的顶部设置有滚珠；所述水平液压千斤顶的活塞杆与下剪切盒或上剪切盒对应的侧壁相接触；所述水平承载机构与上剪切盒或下剪切盒对应的侧壁相接触。在反力钢架一侧的侧面有竖直钢板，同时在竖直钢板的中间部位的位置有水平钢板，水平液压千斤顶的活塞杆沿水平方向伸缩，竖直千斤顶的活塞杆的沿垂直方向伸缩。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于，包括：
架体，顶部和侧面分别设有安装区；
水平承载机构，设置于架体的底部，包括剪切盒和承载部件，其中剪切盒包括固定部以及设置于固定部上方的移动部，其中固定部底部安装在架体的底部，移动部叠放于固定部的顶部；承载部件设置于剪切盒顶部，用于向水平承载机构的移动部传递纵向压力；
施力单元，包括竖向施力部和横向施力部，其中竖向施力部悬装于架体的顶部安装区，竖向施力部的施力端与承载部件相连，用于向水平承载机构提供纵向的压力；横向施力部悬装于架体的侧面安装区，并且保持横向施力部的施力端与移动部接触，用于推动移动部使得移动部与固定部产生水平相对运动；
以及检测单元，设置于架体内，包括多个位移计和压力传感器，其中位移计设置于水平承载机构的移动部和/或施力单元上，用于检测水平承载机构的横向位移和/或纵向位移；压力传感器设置于上剪切盒和下剪切盒的测试孔处，用于测定测试孔处土样的压力。
2.如权利要求1所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：剪切盒由两个上下叠加的上剪切盒和下剪切盒构成，其中下剪切盒作为固定部安装于架体的底部，侧壁嵌装透水石，用于供容腔内土样中的水份渗出；上剪切盒作为移动部置于下剪切盒顶部，二者围成用于容纳土样的容腔。
3.如权利要求2所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：上剪切盒和下剪切盒的侧壁设有用于安装压力传感器的测试孔。
4.如权利要求3所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：所述上剪切盒的盒腔为上下通腔结构，所述下剪切盒的盒腔为上开口结构，且下剪切盒右侧连有一小剪切盒。
5.如权利要求4所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：位于下剪切盒的底部或上剪切盒的顶部设置有滚珠。
6.如权利要求1所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：所述承载部件包括承压板和滚珠，所述承压板铺设于上剪切盒顶面上，用于将竖向施力部的压力均匀的传递到上剪切力顶面上；滚珠设置于承压板与上剪切盒顶面之间，用于在进行水平剪切时减小上剪切框与上承压板之间的摩擦。
7.如权利要求1所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：所述位移计包括竖向位移计和上剪切盒位移计，其中竖向位移计设置在竖向施力部的施力端或承压板上，用于检测竖向施力部的施力端纵向位移；上剪切盒位移计设置在上剪切盒上，用于检测上剪切盒的横向位移。
8.如权利要求1所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：所述压力传感器为孔压传感器，设置在上剪切盒和下剪切盒的测量孔处，用于检测测量孔处的土样压力,共有两个。
9.如权利要求1所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：所述架体为反力架，包括顶梁、传力柱和底板，顶梁与底板平行设置，并且二者之间通过传力柱相连，其中在反力钢架一侧的侧面安装区设有用于放置水平施力部的托架，托架由竖钢板以及设置咋竖钢板上的水平钢板构成。
10.如权利要求1所述的一种土石混合体室内直剪试验装置，其特征在于：所述竖向施力部为竖向千斤顶，所述横向施力部为水平液压千斤顶。
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