CN206627381U - 一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，包括下剪切盒和多个环形板与U形板组成的上剪切盒，设有侧壁板，侧壁板下部设置有透视窗，透视窗内部有摄像装置，侧壁板上方与第二螺栓固定连接，侧壁板左右两侧设置有第三螺栓，第三螺栓与第一环形板固定连接，第一环形板上方与U形板活动配合连接，U形板开口端与侧壁板左右两侧相互卡接，U形板上设置有与第一螺栓和第三螺栓对应插接的第一插孔，U形板上方与第二套环，第二套环设置有与第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓对应插接的第二插孔。本装置可实现对剪切试验过程中接触面剪切带的全范围观测，同时可以分层取土实现定量计算，测试结果可靠性高。

Description

一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒

技术领域

本实用新型涉及结构接触面剪切技术领域，尤其涉及一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒。

背景技术

岩土工程中普遍存在土与结构相互作用的接触问题，如边坡防护工程中土与抗滑桩、锚杆索、挡墙等支护结构接触，水利水电等地下工程中层间错动带土与硬质母岩接触。接触面的力学特性与本构模型是研究土与结构相互作用及支护设计最为重要的依据。目前，国内外对接触面的相关研究主要还是基于宏观认识方面，对接触面剪切变化过程的细观分析非常缺乏。迄今为止，开展室内和现场剪切试验仍然是研究接触面力学特性最为有效的方法之一。在进行土与结构接触面的剪切试验方面，采用的传统剪切仪，主要由上、下剪切盒、承压板、水平和竖直方向的力加载装置及测试系统组成。中国专利公开号为CN200410061351.X，发明创造名称为“岩土力学直剪试验系统”，该申请案公开了一种岩土力学直剪实验系统，该试验系统由外框架、水平加载系统、垂直加载系统、剪切盒及测量系统组成。该系统在剪切试验过程中，随着剪切位移的发生，上下剪切盒的错动使得剪切面积逐渐减小，从而导致应力值增大，最终使得试验结果不可避免产生误差。并且，该剪切仪的上、下剪切盒均由封闭钢板组装而成，试验过程中只能通过传感器测读接触面外在宏观特征的变化，如水平和法向荷载、位移等。

对土与结构相互作用接触面的剪切试验可视化细观研究方面，有的研究人员通过X 射线照相技术来观测剪切带的变化，该试验可以有效地观测到剪切带，但试验操作复杂，剪切带的识别比较粗糙，也无法准确定位。也有学者通过潜望镜观测接触面的变形特性，具体做法是在土与结构物的接触面附近安装微型潜望镜，通过潜望镜观测相对位移沿接触面的分布，但缺点是不能定量获得土体剪切带的厚度及变形等因素的变化。还有学者通过数码相机透过有机玻璃记录颗粒位移情况，在这一方面，《岩土工程学报》2001 年23 卷4 期上发表的名称为“土与结构物接触面物理力学特性试验研究”的文章，该文章中公开了一种土与结构物接触面剪切试验的可视化技术方案，采用了全有机玻璃的上剪切盒装置，接触面结构物用钢板进行模拟，并且由于受到有机玻璃抗压、抗剪性能的限制，相对剪切位移由手轮施加，法向应力由杠杆加载系统施加，因此，该系统只适用于小尺寸试样、低垂直和水平荷载的试验条件，再加上其测量系统采用量力环和百分表，精度较低，不能满足岩土工程中土石混合体等大型直剪试验要求。中国专利公开号CN101846606B发明创造为，“土与结构相互作用的接触面剪切试验可视化装置”申请了一种土与结构相互作用的接触面剪切试验可视化装置，该装置可对结构接触面处图的运动状况进行观察记录，拍摄运动图像，但依然难以定量计算砂土内部颗粒破碎情况，受玻璃界面摩擦影响所确定剪切带厚度的准确性也难以保障，颗粒破碎程度与剪切面距离的关系变化因难以收集数据引起分析困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，包括下剪切盒、上剪切盒，其特征在于：所述上剪切盒底部设有第一环形板，所述第一环形板上方一侧与侧壁板固定连接，第一环形板另一侧与竖直设置第一螺栓固定连接，所述侧壁板下部设置有有机玻璃构成的透视窗，透视窗内部镶嵌有摄像装置，所述侧壁板上方与竖向设置的第二螺栓固定连接，侧壁板左右两侧分别设置有第三螺栓，第三螺栓与第一环形板固定连接，所述第一环形板上方与U形板活动配合连接，U形板开口端与侧壁板左右两侧相互卡接，所述U形板上设置有与第一螺栓和第三螺栓对应插接的第一插孔，U形板上方与第二套环，第二套环设置有与第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓对应插接的第二插孔。

优选地，所述摄像装置为录像机。

优选地，所述第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓上部与螺母活动链接，所述螺母位于第二环形板上方。

优选地，所述第一环形板和第二环形板为方环形。

本实用新型的优点在于：本装置可实现对接触面剪切带进行全范围的观测，克服了以往试验全过程中无法直接有效观测和记录剪切带变形和运动形式的缺陷；其次，透视窗设在上剪切盒中，不影响上剪切盒的刚度，仍可实现大荷载条件下的剪切试验，透视窗方便摄像装置对光的的需求，实验者也可以通过透视窗更直观的观察土体运动情况；此外，摄像装置镶嵌透视窗内，摄像装置与上剪切盒同步移动，确保了试验过程中图像采集的稳定性，并有效克服了非同步观测带来的图像失真和定量分析的复杂处理，同时本实用新型将上剪切盒有环形板组成，方便分层取土，以便于对分层颗粒进行破碎计算。本发明结构合理，拆卸方便，容易操作，可实现对剪切试验过程中接触面剪切带的全范围观测，同时可以分层取土实现定量计算，测试结果可靠性高。

附图说明

图1本实用新型的立体示意图；

图2本实用新型的基本结构结构示意图；

图3本实用新型的第二环形板结构示意图；

图4本实用新型的U形板结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2所示本实用新型提供一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，包括下剪切盒1、上剪切盒2，上剪切盒2底部设有第一环形板8，第一环形板8上方一侧与侧壁板4固定连接，第一环形板8另一侧与竖直设置第一螺栓12固定连接，侧壁板4下部设置有透视窗5，透视窗5内部镶嵌有摄像装置3，摄像装置3为录像机，摄像装置3可以记录剪切过程颗粒运动状况，侧壁板4上方与竖向设置的第二螺栓12固定连接，侧壁板4左右两侧分别设置有第三螺栓7，第三螺栓7与第一环形板8固定连接，第一环形板8上方与U形板9活动配合连接，U形板9开口端与侧壁板4左右两侧相互卡接，U形板上设置有与第一螺栓13和第三螺栓7对应的第一插孔14，U形板上方与第二套环10，第二套环10设置有与第一螺栓13、第二螺栓12和第三螺栓7对应插接的第二插孔15；第一螺栓13、第二螺栓12和第三螺栓7上部与螺母6活动链接，螺母6位于第二环形板10上方；第一环形板8和第二环形板10为方环形。

使用时，将下剪切盒1内装结构接触面构成材料，所构成的接触面与下剪切盒开口保持平齐，然后将组装好的上剪切盒2放置于下剪切盒1上方，在上剪切盒2内装入所要剪切的土粒，然后对该装置进行剪切试验，剪切时启动摄像装置3，对颗粒运动进行录像。剪切过后首先取下顶部螺母6，然后分层取下第二环形板10，每取一层对该层所对应的土粒进行收集编号，U形板9内所对应的土粒如第二套环10的做法。收集编号完毕后，取下摄像装置采集录像数据，将收集的颗粒进行筛分，计算每层颗粒破碎程度。

Claims (4)

1.一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，包括下剪切盒（1）、上剪切盒（2），其特征在于：所述上剪切盒（2）底部设有第一环形板（8），所述第一环形板（8）上方一侧与侧壁板（4）固定连接，第一环形板（8）另一侧与竖直设置第一螺栓（13）固定连接，所述侧壁板（4）下部设置有有机玻璃构成的透视窗（5），透视窗（5）内部镶嵌有摄像装置（3），所述侧壁板（4）上方与竖向设置的第二螺栓（12）固定连接，侧壁板（4）左右两侧分别设置有第三螺栓（7），第三螺栓（7）与第一环形板（8）固定连接，所述第一环形板（8）上方与U形板（9）活动配合连接，U形板（9）开口端与侧壁板（4）左右两侧相互卡接，所述U形板设置有与第一螺栓（13）和第三螺栓（7）对应插接的第一插孔（14），U形板上方设置有第二套环（10），第二套环（10）设置有与第一螺栓（13）、第二螺栓（12）和第三螺栓（7）对应插接的第二插孔（11）。

2.根据权利要求1所述的一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，其特征在于：所述摄像装置（3）为录像机。

3.根据权利要求1所述的一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，其特征在于：所述第一螺栓（13）、第二螺栓（12）和第三螺栓（7）上部与螺母（6）活动链接，所述螺母（6）位于第二套环（10）上方。

4.根据权利要求1所述的一种用于土与结构接触面剪切试验的可视化分层剪切盒，其特征在于：所述第一环形板（8）和第二套环（10）为方环形。