CN113959865A - 一种便捷式野外岩土剪切试验设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种便捷式野外岩土剪切试验设备，包括放入至钻孔内且对孔壁施加法向荷载的剪切头主体、设于剪切头主体且带动剪切头主体沿钻孔轴线方向移动的剪切头带动装置，剪切头带动装置包括一端连接于剪切头主体的拉动缆线、设于地面上钻孔开口处的底板、设于底板上方且带动拉动缆线移动的钢绞线千斤顶，具备以拉动缆线代替传统的拉杆，运用新思维和新设计以更便于携带岩土剪切实验设备的效果。

Description

一种便捷式野外岩土剪切试验设备

技术领域

本申请涉及岩土性质检测用设备的领域，尤其是涉及一种便捷式野外岩土剪切试验设备。

背景技术

为了岩土的抗剪性质进行检测，需要使用岩土剪切试验设备对岩土进行剪切试验，一般是对岩土样品施加法向荷载（垂直荷载）和切向荷载（水平荷载），一直加压至岩土样品破坏，以获得岩土的抗剪标准值。在进行野外勘测作业时采集的岩土样品如果通过保存到方式带至相应的实验室内进行检测，在运输途中，岩土样品内部水分蒸发或是震荡，性质发生一定的改变，使得检测结果不能较好反应出岩土样品在实际情况下的抗剪性质。为此需要对现有的岩土剪切实验设备进行新技术和新创意的改进，以满足更广的使用要求。

现有一种较为便利的岩土剪切试验方法，原位钻孔试验方法，在地面上钻孔，然后将剪切头下放进入至孔洞中，通过气压泵对剪切头加压使得剪切头上的剪切板朝向孔壁移动，使得剪切板的齿桩凸起插入至孔壁内，然后再将和剪切头相连接的拉杆进行上移，使得土体发生剪切破坏，获得最大剪切应力，然后改变气压泵的对剪切板的压力，使得土壤内受到的法向荷载值改变，再次进行拉杆的移动，获得不同法向压力下的土壤剪切应力值，以此来获得岩土的抗剪强度。

针对上述中的相关技术，发明人认为当需要进行一定深度的土层剪切试验时，作为提拉剪切头的拉杆需要一定的长度才能满足试验要求，使得剪切头能够下移一定的深度，但是较长的拉杆在带动进行移动时，一般的车辆难以较为便利的进行携带，存在现有的钻孔剪切试验设备还是会存在携带不便的缺陷。

发明内容

为了更便于携带钻孔剪切试验设备，本申请提供一种便捷式野外岩土剪切试验设备。

本申请提供的一种便捷式野外岩土剪切试验设备采用如下的技术方案：

一种便捷式野外岩土剪切试验设备，包括放入至钻孔内且对孔壁施加法向荷载的剪切头主体、设于剪切头主体且带动剪切头主体沿钻孔轴线方向移动的剪切头带动装置，所述剪切头带动装置包括一端连接于剪切头主体的拉动缆线、设于地面上钻孔开口处的底板、设于底板上方且带动拉动缆线移动的钢绞线千斤顶。

通过采用上述技术方案，在进行较深土层的剪切试验时，拉动缆线相较于传统的定长拉杆能够够好适应野外作业时需要频繁移动的实际情况，拉动缆线相较于传统的拉杆能够适应的各种情况更加多，也使得使得整体设备携带可通过一般的车辆进行，更加便利。

可选的，所述拉动缆线远离剪切头主体一端设有卷线盘，拉动缆线卷绕于卷线盘，卷线盘一侧处设有带动卷线盘转动以将拉动缆线收卷的卷线电机。

通过采用上述技术方案，使得在完成剪切试验后，控制钢绞线千斤顶，使得拉动缆线不再受到钢绞线千斤顶的限定，可由卷线电机将拉动缆线进行一个更加快速的收卷工作，加快拉动缆线收卷工作的进行。

可选的，所述卷线盘下方设有盘板，卷线盘转动连接于盘板，卷线电机输出轴同轴设有电机齿轮，卷线盘同轴设有可啮合于电机齿轮的盘齿轮，卷线电机下部滑动连接于盘板使得电机齿轮和盘齿轮相远离。

通过采用上述技术方案，使得在进行检测试验时，可将卷线电机移动，使得盘齿轮不再啮合于电机齿轮，使得在实验过程中钢绞线千斤顶可顺利将拉动缆线拉动放出，不需要时刻关注拉动缆线的情况来控制卷线电机以进行拉动缆线的放出，以便试验的进行。

可选的，所述钢绞线千斤顶设有数组每组两个的安装体，同组两个安装体以钢绞线千斤顶中心线呈对称设置，安装体底端连接于底板。

通过采用上述技术方案，使得钢绞线千斤顶在实验过程中能够通过对称设置的安装体将拉动缆线反作用给钢绞线千斤顶的力能够尽可能均匀的分布给底板，也使钢绞线千斤顶在长期使用的过程中，安装体不易出现弯曲形变的情况，使得整体设备能够进行一个较长时间的使用。

可选的，所述底板底面设有定位柱，定位柱紧密插接有插入至地面中的定位筒，定位筒底端设有锥体，锥体底端截面积小于锥体上端截面积。

通过采用上述技术方案，将定位筒敲入至地面中，然后再将定位柱对应于定位筒插入，使得底板在检测试验进行中不易出现随意移动，并且相较于定位柱直接插入至地面中也不需要对底板施加较大的压力来使得定位柱插入地面或是从地面中取出，较为便利，整体安装工作更加灵活便利。

可选的，所述卷线电机下部设有电机套管，电机套管套接有定位插杆，定位插杆插接于盘板，定位插杆位于电机套管下方的部分设有弹簧块，弹簧块和电机套管之间设有压缩弹簧，压缩弹簧迫使弹簧块朝向盘板移动。

通过采用上述技术方案，压缩弹簧迫使定位插杆插接于盘板，使得在盘齿轮和电机齿轮相啮合时或是盘齿轮和电机齿轮相远离时，电机齿轮不易相对盘齿轮再出现随意移动。

可选的，所述定位插杆上端转动连接有制停块，电机套管设有限下移杆，制停块插接于限下移杆使得定位插杆和盘板之间存在间距。

通过采用上述技术方案，在移动卷线电机时，可将制停块转动至和限下移杆相插接的状态，以使得定位插杆远离盘板，以便移动卷线电机。

可选的，所述安装体设有定环盘，定环盘绕钢绞线千斤顶中心线转动连接有动环盘，动环盘设有轮杆，轮杆转动连接有供拉动缆线绕设经过的线轮，钢绞线千斤顶和线轮之间的拉动缆线长度方向平行于钢绞线千斤顶竖直中心线方向。

通过采用上述技术方案，使得拉动缆线和钢绞线千斤顶之间不易存在夹角，使得拉动缆线和钢绞线千斤顶之间不易出现较大的额外磨损，并且动环盘的转动，使得卷线盘能够在钢绞线千斤顶周边位置处根据实际情况进行较为方便的放置。

可选的，所述定位筒外表面设有筒外螺纹部，定位筒上段壁设有抵接于地面的防深入片。

通过采用上述技术方案，可将定位筒转动旋入至地面中或是从地面中旋出，以便定位筒的安装和拆卸工作的进行，并且防深入片的设置，使得定位筒不易过于伸入至地面中，同时当防深入片抵接于地面时，定位筒深入至地面中的长度能够相较为一致，以降低对几个定位筒之间伸入地面中长度的调整。

可选的，所述安装体包括连接于底板的定杆、滑动连接于定杆上端且连接于钢绞线千斤顶的动套杆、连接于底板的定块、设于定块且可改变自身长度的弹簧伸缩杆、设于两根弹簧伸缩杆的平移斜面块、套接于弹簧伸缩杆且迫使平移斜面块靠近动套杆的受压弹簧、连接于动套杆的竖移斜面块，竖移斜面块抵接于平移斜面块以迫使平移斜面块朝向动套杆移动。

通过采用上述技术方案，使得在钢绞线千斤顶带动拉动缆绳在钻孔中上移时，钢绞线千斤顶受到来自拉动缆线的压力而下移，使得竖移斜面块下移，使得两块平移斜面块相远离，使得两个受压弹簧压缩，使得线轮部分向下的压力转变为对两块定块的水平压力，使得最终底板所受到的向下的压力能够获得一定的减小，以尽可能使得底板在实验过程中不易出现较大程度的下陷。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.在进行较深土层的剪切试验时，拉动缆线相较于传统的定长拉杆能够够好适应野外作业时需要频繁移动的实际情况，拉动缆线相较于传统的拉杆能够适应的各种情况更加多，也使得使得整体设备携带可通过一般的车辆进行，更加便利；

2.使得拉动缆线和钢绞线千斤顶之间不易存在夹角，使得拉动缆线和钢绞线千斤顶之间不易出现较大的额外磨损，并且动环盘的转动，使得卷线盘能够在钢绞线千斤顶周边位置处根据实际情况进行较为方便的放置。

附图说明

图1是本申请的结构示意图；

图2是将一根弹簧伸缩杆进行部分剖视，且将一个定位套筒沿竖直方向下移的部分爆炸的结构示意图；

图3是图2中A处放大图；

图4是盘板上表面的结构示意图；

图5是图4中B处放大图。

附图标记说明：1、剪切头主体；2、拉动缆线；21、动套杆；22、套管；23、防脱圆片；24、管口环片；25、插杆；26、电机块槽；27、电机块；28、插杆孔；3、底板；31、防深入片；32、轮杆；33、定块；34、弹簧伸缩杆；35、平移斜面块；36、受压弹簧；37、竖移斜面块；38、底板孔；39、定杆；4、钢绞线千斤顶；41、定位插杆；42、弹簧块；43、压缩弹簧；44、制停块；45、限下移杆；46、定环盘；47、动环盘；48、线轮；49、筒外螺纹部；5、卷线盘；51、卷线电机；52、盘板；53、电机齿轮；54、盘齿轮；55、安装体；56、定位柱；57、定位筒；58、锥体；59、电机套管。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种便捷式野外岩土剪切试验设备，参照图1，包括放入至呈竖直的钻孔内的剪切头主体1，剪切头主体1可连通外部的气泵以使得剪切头主体1上设置的剪切板朝向孔壁移动，剪切头主体1上部安装有带动剪切头主体1沿钻孔轴线方向移动的剪切头带动装置。

参照图1和图2，剪切头带动装置包括放置于地面上的底板3，底板3上表面正中心处贯穿开设有底板孔38，以供剪切头主体1通过进入至钻孔中。地面设置钻孔处预先进行整平处理，以便在底板3安装到位后能够较好呈水平状态。地面中安装有呈竖直的四个定位筒57，定位筒57圆周外表面固定连接有筒外螺纹部49，定位筒57底端同轴固定连接有锥体58，锥体58呈圆锥型，锥体58底端的截面积小于锥体58上端的截面积，定位筒57内圈水平截面呈矩形，以便通过电钻将定位筒57旋入至地面中。定位筒57上端圆周外壁固定连接有呈水平的防深入片31，防深入片31可抵接于地面，使得定位筒57不易过于深入至地面中。底板3下表面四个角处均固定连接有呈竖直的定位柱56，定位柱56水平截面呈圆形，四根定位柱56圆周外壁沿竖直方向一一对应分别滑动连接于四个定位筒57的内壁，使得底板3不易随意移动。

参照图2，底板3上表面安装有一组安装体55，安装体55绕底板孔38竖直轴线均匀布置两个，每一个安装体55包括底端通过螺丝可拆卸连接于底板3上表面的定杆39，定杆39上端沿竖直方向滑动连接有动套杆21，定杆39同中心线插接于动套杆21。两个动套杆21相背竖直侧面均固定连接有呈竖直的竖移斜面块37。底板3上表面绕底板孔38轴线均匀固定连接有两个定块33，两块定块33一一对应分别朝向于两个动套杆21，每个定块33朝向动套杆21的竖直侧面均固定连接有呈水平的弹簧伸缩杆34。

参照图2和图3，弹簧伸缩杆34包括一端固定连接于定块33且呈水平的套管22，套管22轴线方向平行于底板孔38的径向。套管22内壁沿自身轴线方向滑动连接有防脱圆片23，套管22远离相连接的定块33一端端面同轴固定连接有管口环片24，防脱圆片23抵接于管口环片24，防脱圆片23朝向管口环片24的侧面同轴固定连接有插杆25，插杆25圆周外壁沿自身长度方向滑动连接于管口环片24的圆周内壁。

参照图2和图3，插杆25外露套管22一端固定连接有平移斜面块35，两根套管22均插接有受压弹簧36，每个受压弹簧36两端一一对应分别固定连接于相近的平移斜面块35和定块33，受压弹簧36迫使平移斜面块35朝向相近的动套杆21移动，平移斜面块35的斜面抵接于竖移斜面块37的斜面，使得在竖移斜面块37下移时能够迫使平移斜面块35远离动套杆21，使得受压弹簧36被压缩。

参照图2，两根动套杆21之间通过螺丝可拆卸连接有同一个呈竖直的钢绞线千斤顶4，钢绞线千斤顶4中心线和底板孔38轴线相一致，剪切头主体1上部固定连接有拉动缆线2，拉动缆线2沿竖直方向经过钢绞线千斤顶4的中心处且可受钢绞线千斤顶4的带动进行竖直方向的移动。

参照图2，两个安装体55相背一侧的竖直外壁处通过螺丝可拆卸连接有呈水平的定环盘46，定环盘46轴线和底板孔38轴线相同，定环盘46上表面同轴转动连接有动环盘47，动环盘47上表面固定连接有呈竖直的轮杆32，轮杆32上部转动连接有线轮48，从钢绞线千斤顶4上端穿出的拉动缆线2绕设经过线轮48的上部处。底板3一侧处的地面上放置有呈水平的盘板52，盘板52和底板3之间通过螺丝可拆卸连接，盘板52上表面转动连接有卷线盘5，卷线盘5将拉动缆线2绕设经过线轮48一端进行卷绕。转动的动环盘47使得卷线盘5的位置可以绕钢绞线千斤顶4进行一个水平面上的适当调整。

参照图4和图5，盘板52上表面开设有电机块槽26，电机块槽26长度方向平行于卷线盘5的水平径向，电机块槽26竖直截面呈T形，电机块槽26一端贯穿于盘板52的竖直侧面，电机块槽26内沿自身长度方向滑动连接有电机块27，电机块27位于电机块槽26中部分的竖直截面呈T形，电机块27上表面固定连接有卷线电机51，卷线电机51输出轴同轴固定连接有电机齿轮53，卷线盘5同轴固定连接有盘齿轮54，盘齿轮54可啮合于电机齿轮53。电机块27竖直侧面固定连接有呈竖直的电机套管59，电机套管59内壁沿竖直方向滑动连接有定位插杆41，盘板52上表面开设有两个插杆孔28，定位插杆41可沿竖直方向紧密插接于两个插杆孔28。定位插杆41位于电机套管59下方的部分同轴固定连接有弹簧块42，弹簧块42上表面和电机套管59下表面之间固定连接有压缩弹簧43，定位插杆41插接于压缩弹簧43，压缩弹簧43迫使弹簧块42下移。当定位插杆41插接于靠近卷线盘5的插杆孔28时，电机齿轮53啮合于盘齿轮54；当定位插杆41插接于远离卷线盘5的插杆孔28时，电机齿轮53远离于盘齿轮54。

参照图4和图5，电机套管59圆周外壁固定连接有呈竖直的限下移杆45，限下移杆45呈L型，限下移杆45水平段连接于电机套管59，限下移杆45水平段位于限下移杆45的竖直段下部，定位插杆41上端转动连接有呈水平的制停块44，制停块44转动平面呈水平，制停块44长度方向一端转动连接于定位插杆41，制停块44远离定位插杆41的一端可沿竖直方向插接于限下移杆45竖直段的上表面。当制停块44插接于限下移杆45竖直段的上表面时，定位插杆41从插杆孔28中完全脱离，使得卷线电机51可进行移动。

本申请实施例的一种便捷式野外岩土剪切试验设备实施原理为：将定位筒57旋入钻孔周边的地面中，然后再将定位柱56对应插接于定位筒57中，使得底板3贴合于地面再将定杆39连接于底板3的对应位置处，再将动套杆21对应套接于定杆39的上端，并使得竖移斜面块37的斜面抵接于平移斜面块35的斜面，然后将盘板52和底板3之间进行连接，再将卷线电机51连通外部电源，使得卷线盘5将拉动缆线2放出，以使得剪切头主体1通过底板孔38进入至钻孔中，进行剪切试验。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便捷式野外岩土剪切试验设备，包括放入至钻孔内且对孔壁施加法向荷载的剪切头主体（1）、设于剪切头主体（1）且带动剪切头主体（1）沿钻孔轴线方向移动的剪切头带动装置，其特征在于：所述剪切头带动装置包括一端连接于剪切头主体（1）的拉动缆线（2）、设于地面上钻孔开口处的底板（3）、设于底板（3）上方且带动拉动缆线（2）移动的钢绞线千斤顶（4）。

2.根据权利要求1所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述拉动缆线（2）远离剪切头主体（1）一端设有卷线盘（5），拉动缆线卷绕于卷线盘（5），卷线盘（5）一侧处设有带动卷线盘（5）转动以将拉动缆线（2）收卷的卷线电机（51）。

3.根据权利要求2所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述卷线盘（5）下方设有盘板（52），卷线盘（5）转动连接于盘板（52），卷线电机（51）输出轴同轴设有电机齿轮（53），卷线盘（5）同轴设有可啮合于电机齿轮（53）的盘齿轮（54），卷线电机（51）下部滑动连接于盘板（52）使得电机齿轮（53）和盘齿轮（54）相远离。

4.根据权利要求1所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述钢绞线千斤顶（4）设有数组每组两个的安装体（55），同组两个安装体（55）以钢绞线千斤顶（4）中心线呈对称设置，安装体（55）底端连接于底板（3）。

5.根据权利要求1所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述底板（3）底面设有定位柱（56），定位柱（56）紧密插接有插入至地面中的定位筒（57），定位筒（57）底端设有锥体（58），锥体（58）底端截面积小于锥体（58）上端截面积。

6.根据权利要求3所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述卷线电机（51）下部设有电机套管（59），电机套管（59）套接有定位插杆（41），定位插杆（41）插接于盘板（52），定位插杆（41）位于电机套管（59）下方的部分设有弹簧块（42），弹簧块（42）和电机套管（59）之间设有压缩弹簧（43），压缩弹簧（43）迫使弹簧块（42）朝向盘板（52）移动。

7.根据权利要求6所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述定位插杆（41）上端转动连接有制停块（44），电机套管（59）设有限下移杆（45），制停块（44）插接于限下移杆（45）使得定位插杆（41）和盘板（52）之间存在间距。

8.根据权利要求4所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述安装体（55）设有定环盘（46），定环盘（46）绕钢绞线千斤顶（4）中心线转动连接有动环盘（47），动环盘（47）设有轮杆（32），轮杆（32）转动连接有供拉动缆线（2）绕设经过的线轮（48），钢绞线千斤顶（4）和线轮（48）之间的拉动缆线（2）长度方向平行于钢绞线千斤顶（4）竖直中心线方向。

9.根据权利要求5所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述定位筒（57）外表面设有筒外螺纹部（49），定位筒（57）上段壁设有抵接于地面的防深入片（31）。

10.根据权利要求8所述的一种便捷式野外岩土剪切试验设备，其特征在于：所述安装体（55）包括连接于底板（3）的定杆（39）、滑动连接于定杆（39）上端且连接于钢绞线千斤顶（4）的动套杆（21）、连接于底板（3）的定块（33）、设于定块（33）且可改变自身长度的弹簧伸缩杆（34）、设于两根弹簧伸缩杆（34）的平移斜面块（35）、套接于弹簧伸缩杆（34）且迫使平移斜面块（35）靠近动套杆（21）的受压弹簧（36）、连接于动套杆（21）的竖移斜面块（37），竖移斜面块（37）抵接于平移斜面块（35）以迫使平移斜面块（35）朝向动套杆（21）移动。

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