CN206772694U - 一种土体原位剪切强度快速测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土体原位剪切强度快速测试装置，主要由拉杆、位移夹片、位移传感器、环形测力计、液压空心千斤顶、调平螺杆、承载底座、单向活塞汽缸、双向活塞汽缸、L型剪切板、盒形剪切板、孔隙水压力计、气压手泵、换向阀、液压手泵组成；采用本实用新型可以快速在原位测试土体的内摩擦角和粘聚力，相比室内试验更加方便快捷。本实用新型结构简单可靠，由简单模块组成，可拆卸，易携带，操作简单。克服了现有设备在动力机构、剪切面积、剪切受力方式、排水条件等方面的不足，在工程勘察各个阶段都有较强的适用性，可为工程地质勘探提供可靠的原位测试数据。

Description

一种土体原位剪切强度快速测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种岩土工程勘察测试设备，主要测试软黏土、中硬土等土体的抗剪强度和内摩擦角。

背景技术

岩土体的抗剪强度和内摩擦角是传统的重要指标，是工程设计和施工中重要的评价参数。通常可以通过室内剪切实验和原位剪切试验测定岩土体抗剪强度和内摩擦角。但室内试验需通过现场取样，试样制作等过程，对土体扰动非常大，且需要消耗较长时间。原位剪切试验在被测场地原位进行，基本保持了土体的天然状态，较室内试验有更强的代表性。现设备存在以下问题：对剪切位移位移的控制中多采用机械式系统，构造复杂，故障率高；无法监测与量化试验过程中的排水条件，从而难以与室内试验互相印证；剪切探头附近土体应力环境复杂，被剪切土体面积受不同土质影响较大，无法精确确定，且探头在剪切方向受到前方土体被动土压力影响。

鉴于现有室内和原位试验方法的局限性，岩土工程界需要一种构造简单、测试方便、原理可靠的原位土体剪切测试手段。

实用新型内容

鉴于以上已有方案或相关技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种原位土体剪切测试设备，能够快速准确地在场地勘察中确定现场土地的抗剪强度相关参数。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种土体原位剪切强度快速测试装置，主要由拉杆1、位移夹片2、位移传感器3、环形测力计4、液压空心千斤顶5、调平螺杆6、承载底座7、单向活塞汽缸8、双向活塞汽缸9、L型剪切板10、孔隙水压力计11、盒形剪切板12、气压手泵13、换向阀14、液压手泵15组成；三个调平螺杆6安装在承载底座7上；液压空心千斤顶5嵌固在承载底座7上，其缸体腔与液压手泵15相连接；具有螺纹段的拉杆1穿过液压空心千斤顶5，位移夹片2旋固在拉杆1螺纹段使千斤位移通过位移传感器3予以指示；位移夹片2与液压空心千斤顶5间设有环形压力传感器用于测定拉杆1所受竖向拉力；剪切探头通过耳挂19挂置于拉杆1下端；耳挂19联接刚性板16；单向活塞汽缸8安装在刚性板16上，其活塞端固联两根细钢索，两根细钢索的另一端分别联接两块L形剪切板，使L形剪切板10可在单向活塞汽缸8行程范围内做竖向位移；双向活塞汽缸9通过柔性钢带18固定在刚性板16的下部，其缸体端和活塞端分别与一对盒形剪切板固联，孔隙水压力计11固联在盒形剪切板的凹部；安装时，L形剪切板的下沿与盒形剪切板的上沿相齐；气压手泵13通过换向阀14分别与单向活塞气缸8、双向活塞汽缸9连接。

采用上述结构，由气泵对双向活塞汽缸9加压，产生法向压力使剪切探头刺入土体，切换气泵换向阀14，对单向活塞汽缸8加压，使单向活塞汽缸8带动L形剪切板向上移动，排除盒形剪切板12前方土体，消除剪切过程中影响测试的被动土压力。液压空心千斤顶5在手泵的控制下顶升，带动拉杆1以及拉杆连接的剪切探头向上产生稳定的位移剪切土体。剪切过程中，由环形测力计4显示剪切力大小，由连接双向活塞汽缸9的气压表显示法向压力大小。由于剪切土体探头为盒形，其剪切边界由盒的边缘确定，从而使剪切面积更加精确。剪切探头中的孔隙水压力计11用于监测试验过程中盒形剪切板12内部土体孔隙水压变化。

附图说明：

图1为本实用新型的整体示意图。

图2为本实用新型剪切探头细部图。

具体实施方式

为更加清晰的阐述本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图进一步描述。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1可以看到本实用新型主要由拉杆1、位移夹片2、位移传感器3、环形测力计4、液压空心千斤顶5、调平螺杆6、承载底座7、单向活塞汽缸8、双向活塞汽缸9、L型剪切板10、盒形剪切板12、孔隙水压力计11、气压手泵13、换向阀14、液压手泵15组成；三个调平螺杆6安装在承载底座7上；液压空心千斤顶5嵌固在承载底座7的环形凹槽上，并且与液压手泵15相连接；拉杆1穿过液压空心千斤顶5，位移夹片2通过拉杆1上的螺纹段与位移传感器3相连，使传力夹片能将千斤顶位移通过到位移传感器3表示出。位移夹片2与液压空心千斤顶5间设有环形压力传感器用于测定拉杆1所受竖向拉力，拉杆1下端与剪切探头相连接；剪切探头由孔隙水压力计11、两块盒形剪切板12、两块L形剪切板10、双向活塞汽缸9、单向活塞汽缸8组成；单向活塞汽缸8安装在一块刚性板16上，通过刚性板16两端上表面的耳挂19与拉杆1相连，同时刚性板16两端下表面通过柔性钢片18与双向活塞气缸9上端固连；盒形剪切板12分别与双向活塞汽缸9两端固接；盒形剪切板11上方为两块L型剪切板10，两块L形剪切板10上端与单向活塞汽缸8上部两端通过细钢索17固接，且L形剪切板10可在单向活塞汽缸8行程范围内做竖向位移；气压手泵13通过换向阀14分别与单向活塞气缸8、双向活塞汽缸9连接。

实际实施时，将液压空心千斤顶5与承载底座7组装完毕后安装于钻孔正上方，用调平螺杆6将设备轴线调整至与钻孔轴重合。

调整好设备后，将剪切探头部分与竖向拉杆1连接，并测试单、双向活塞汽缸9与气路的连通性。将剪切探头缓慢从钻孔下放至测试深度，避免与孔壁接触。将拉杆与液压空心千斤顶5、环形测力计4、位移传感器3，通过位移夹片2固定。

开始试验时，通过加压气泵对双向活塞汽缸9加压，使盒形剪切板12与L形剪切板10(按图1水平箭头的方向)共同刺入孔壁内相同的深度。继续给双向活塞汽缸9加压，到指定法向压力。待孔隙水压力计11显示到预计指数时，表示固结完成。切换换向阀14，使用气压手泵13对单向活塞汽缸8加压，提升L形剪切板(按图1中竖直箭头的方向)，在盒形剪切板12上方创造出自由空间。待汽缸到达最大行程时，释放单向活塞汽缸8内气体，使L形剪切板回到初始位置。

通过液压手泵15对液压空心千斤顶5加压，观察位移传感器3，保证拉杆1以匀速缓慢提升。同时环形测力计4记录剪切应力，测力计读数会稳定的增加，持续对液压空心千斤顶5加压，待测力计记录达到最大数值时，土样达到破坏状态。加载完成后，释放双向活塞气缸内气体，使盒形剪切板12回缩。

完成一次测试后，旋转剪切探头60度，在相同位置重复上述操作，即可在同一位置测得一组数据。

采用本实用新型的基本方案，在实际实施时，可以衍生出多种不同的等同方法和系统，但凡是根据实用新型的技术方案及其实用新型构思，加以等同替换与改变，均被认为属于实用新型的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种土体原位剪切强度快速测试装置，其特征在于，主要由拉杆(1)、位移夹片(2)、位移传感器(3)、环形测力计(4)、液压空心千斤顶(5)、调平螺杆(6)、承载底座(7)、单向活塞汽缸(8)、双向活塞汽缸(9)、L型剪切板(10)、孔隙水压力计(11)、盒形剪切板(12)、气压手泵(13)、换向阀(14)、液压手泵(15)组成；三个调平螺杆(6)安装在承载底座(7)上；液压空心千斤顶(5)嵌固在承载底座(7)上，其缸体腔与液压手泵(15)相连接；具有螺纹段的拉杆(1)穿过液压空心千斤顶(5)，位移夹片(2)旋固在拉杆(1)螺纹段使千斤位移通过位移传感器(3)予以指示；位移夹片(2)与液压空心千斤顶(5)间设有环形压力传感器用于测定拉杆(1)所受竖向拉力；剪切探头通过耳挂(19)挂置于拉杆(1)下端；耳挂(19)联接刚性板(16)；单向活塞汽缸(8)安装在刚性板(16)上，其活塞端固联两根细钢索，两根细钢索的另一端分别联接两块L形剪切板，使L形剪切板(10)可在单向活塞汽缸(8)行程范围内做竖向位移；双向活塞汽缸(9)通过柔性钢带(18)固定在刚性板(16)的下部，其缸体端和活塞端分别与一对盒形剪切板固联，孔隙水压力计(11)固联在盒形剪切板的凹部；气压手泵(13)通过换向阀(14)分别与单向活塞气缸(8)、双向活塞汽缸(9)连接。