CN201438167U - 便携式直剪仪 - Google Patents

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卢全中
刘超
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Changan University
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Changan University
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Abstract

本实用新型公开了一种便携式直剪仪，包括剪切盒，所述剪切盒连接有垂直加载装置和水平剪力加载及测量机构，所述剪切盒由周边呈方形的上剪切盒和下剪切盒组成；所述上剪切盒的顶部设置有上盒盖，下剪切盒的底部设置有下盒底，下盒底设置在底板上。本实用新型采用方形剪切盒，增大了土样的面积，避免了试验中剪应力分布不均；采用两个对称的两级杠杆施加垂直荷载，荷载放大倍数大、压力稳定；采用对角安装式剪切盒，安装土样方便，可减小或避免对土样的扰动；使用、操作简便，便于携带、安装。

Description

便携式直剪仪
技术领域
本实用新型涉及一种测定土的抗剪强度的试验装置，具体涉及一种便携式直剪仪。
背景技术
传统的直剪仪多数在室内使用，设备笨重，并存在如下问题：
①剪切盒尺寸小，土样代表性差，国内普遍采用仪器的剪切盒面积一般为30cm2，因此土样的面积和体积小，代表性差，对颗粒较大的扰动土样不适用；
②剪应力分布不均匀，一般的剪切仪采用圆形剪切盒，土样剪切时先从试样边缘开始，存在明显的应力集中现象，靠近剪切盒的作用点处剪应力最大，在整个剪切过程中，始终存在剪应力分布不均匀的问题；
③加荷值受限，国内使用的室内直剪仪大多采用单级杠杆加力，由于杠杆的长度不能太长，采用较大尺寸土样时，垂直荷载量有时达不到工程要求。如试验土样增大到20×20＝400cm2，则单级杠杆加力机制提供的最大垂直正应力仅为30kPa，相当于深度不足2m处土样所受的天然应力，而对于一些高层建筑、高路堤、高边坡或深层滑坡，则需要深度超过20m土体的抗剪强度参数。
目前，市场上还有一些主要用于测定岩石抗剪强度的便携式直剪仪，此种设备存在有以下几点问题：
①对于原状土样不适用；
②采用千斤顶施加垂直荷载，随着水平剪切位移的增加，会使垂直荷载发生倾斜，作用在试样上的垂直正应力不能保证常数不变，同时垂直荷载不稳定，需要专人对垂直荷载进行操作。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种土样面积大、剪应力分布均匀、垂直荷载放大倍数大、携带安装方便的便携式直剪仪。
本实用新型的技术方案是：一种便携式直剪仪，包括剪切盒，所述剪切盒连接有垂直加载装置和水平剪力加载及测量机构，其特征在于：所述剪切盒由周边呈方形的上剪切盒和下剪切盒组成；所述上剪切盒的顶部设置有上盒盖，下剪切盒的底部设置有下盒底，下盒底设置在底板上；所述垂直加载装置为两组对称设置的两级杠杆加压机构。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
①采用较大的剪切盒面积(20cm×20cm)，因而，试验土样的面积大，代表性好，对颗粒较大的扰动土样也适用；
②将传统的圆形剪切盒改为方形，可减小或避免剪应力分布不均问题；
③采用两个两级杠杆对称地施加垂直荷载，具有试验压力高、压力稳定、精度高、安全(垂直荷载通过设备的几何中心)以及节省人力等优点；
④剪切盒结构新颖，采用对角安装方式，安装土样方便，可减小或避免对土样的扰动；
⑤本直剪仪体积小，便于携带，拆、装方便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型上剪切盒1和下剪切盒2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，本实用新型包括剪切盒，所述剪切盒连接有垂直加载装置和水平剪力加载及测量机构，所述剪切盒由周边呈方形的上剪切盒1和下剪切盒2组成；所述上剪切盒1的顶部设置有上盒盖3，下剪切盒2的底部设置有下盒底4，下盒底4设置在底板5上。所述下盒底4与底板5之间设置有滚轴14。
所述垂直加载装置为两组对称设置的两级杠杆加压机构，所述两组对称设置的两级杠杆加压机构包括通过销轴6相互铰接的左上杆7和右上杆8，左上杆7和右上杆8的外端分别与左连杆9和右连杆10的上端铰接，左连杆9和右连杆10的下端分别与左下杆11和右下杆12的外端铰接，左下杆11和右下杆12的里端与加荷盖13铰接，加荷盖13通过滚轴14设置在上盒盖3上；靠近左上杆7和右上杆8的外端分别设置有左支架16和右支架17，左支架16和右支架17分别与左上杆7和右上杆8转动连接；靠近左下杆11和右下杆12里端的上方水平设置有横梁22，横梁22通过竖直设置的支柱23与底板5连接，左下杆11和右下杆12分别与横梁22的底部活动搭接；所述销轴6连接有用于垂直加载的砝码15。
所述水平剪力加载及测量机构包括有手摇式水平剪力加载装置18和量力环21与百分表20，手摇式水平剪力加载装置18与下剪切盒2连接，量力环21与上剪切盒1和百分表20连接。
如图2所示，所述上剪切盒1和下剪切盒2均包括两直角侧板19，两直角侧板19通过螺栓相互连接；直角侧板19由两块板体垂直连接构成。
为了在放置土样时上剪切盒1与下剪切盒2能够稳定地连接，所述侧板19上竖直设置有销钉孔26，销钉孔26内设置有用于连接上剪切盒1和下剪切盒2的销钉27。
本实用新型工作时，两组分别由左上杆7、左连杆9、左下杆11和右上杆8、右连杆10、右下杆12构成的两级杠杆加压机构对称连接在加荷盖13上，当在左上杆7与右上杆8的铰接处施加一个恒定的竖向力F时，通过上述两组两级杠杆加压机构分别分别以1∶10的倍数放大后，在加荷盖13上所施加的垂直压力则为100F，从而实现了对土样的较大垂直加载。水平剪力H由手摇齿轮传动装置产生。在剪力H的作用下，剪切盒内土样沿上剪切盒1和下剪切盒2之间的接触面产生剪切变形，直至土样破坏。

Claims (6)

1.一种便携式直剪仪，包括剪切盒，所述剪切盒连接有垂直加载装置和水平剪力加载及测量机构，其特征在于：所述剪切盒由周边呈方形的上剪切盒(1)和下剪切盒(2)组成；所述上剪切盒(1)的顶部设置有上盒盖(3)，下剪切盒(2)的底部设置有下盒底(4)，下盒底(4)设置在底板(5)上；所述垂直加载装置为两组对称设置的两级杠杆加压机构。
2.根据权利要求1所述的便携式直剪仪，其特征在于：所述两组对称设置的两级杠杆加压机构包括通过销轴(6)相互铰接的左上杆(7)和右上杆(8)，左上杆(7)和右上杆(8)的外端分别与左连杆(9)和右连杆(10)的上端铰接，左连杆(9)和右连杆(10)的下端分别与左下杆(11)和右下杆(12)的外端铰接，左下杆(11)和右下杆(12)的里端与加荷盖(13)铰接，加荷盖(13)通过滚轴(14)设置在上盒盖(3)上；靠近左上杆(7)和右上杆(8)的外端分别设置有左支架(16)和右支架(17)，左支架(16)和右支架(17)分别与左上杆(7)和右上杆(8)转动连接；靠近左下杆(11)和右下杆(12)里端的上方水平设置有横梁(22)，横梁(22)通过竖直设置的支柱(23)与底板(5)连接，左下杆(11)和右下杆(12)分别与横梁(22)的底部活动搭接；所述销轴(6)连接有用于垂直加载的砝码(15)。
3.根据权利要求1或2所述的便携式直剪仪，其特征在于：所述水平剪力加载及测量机构包括有手摇式水平剪力加载装置(18)和量力环(21)与百分表(20)，手摇式水平剪力加载装置(18)与下剪切盒(2)连接，量力环(21)与上剪切盒(1)和百分表(20)连接。
4.根据权利要求1所述的便携式直剪仪，其特征在于：所述上剪切盒(1)和下剪切盒(2)均包括两直角侧板(19)，两直角侧板(19)通过螺栓相互连接；所述直角侧板(19)由两块板体垂直连接构成。
5.根据权利要求4所述的便携式直剪仪，其特征在于：所述直角侧板(19)上竖直设置有销钉孔(26)，销钉孔(26)内设置有销钉(27)。
6.根据权利要求1所述的便携式直剪仪，其特征在于：所述下盒底(4)与底板(5)之间设置有滚轴(14)。
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