CN211627239U - 一种自动化钻孔剪切仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化钻孔剪切仪，包括操作平台、钻孔剪切测量机构、法向应力加载机构和电机驱动模块，以及监控模块，钻孔剪切测量机构安装在操作平台上，钻孔剪切测量机构包括剪切探头、拉杆和升降操作机构，拉杆的顶端传动连接有剪切位移计，电机驱动模块包括电机箱、聚氯乙烯板、电机底板步进电机，升降操作机构包括传力基座、蜗杆机构、环形齿轮和空心螺杆，拉杆顶端设置有拉杆夹钳，拉杆夹钳上设置有扭力臂，传力基座的底部设置有支撑油缸，环形齿轮与传力基座之间设置有轴承和称重传感器。本实用新型结构简单，剪切速率稳定，提高了测试的原位土样的抗剪强度参数的准确性，为基坑和边坡的支护提供依据强。

Description

一种自动化钻孔剪切仪

技术领域

本实用新型属于岩土工程原位测试技术领域，尤其是涉及一种自动化钻孔剪切仪。

背景技术

土的抗剪强度参数包括土的黏聚力与内摩擦角，在工程建设中，这两个参数常用于基坑和边坡的支护(加固)设计，还可根据这两个参数可以计算地基土承载力，是进行岩土工程勘察需要获得的重要参数之一。黏聚力与内摩擦角的测定可采用室内试验和原位试验两种方法。现有的室内试验主要有直接剪切试验和三轴剪切试验，虽然具有可控的试验条件，但是由于取样制样过程比较复杂，而且土样脱离了所处的原始应力环境，所测参数难以反应实际问题。现有的原位试验主要有十字板剪切试验、大型直剪试验、标准贯入试验、静力触探试验等，虽然这些方法更接近土体的实际应力状态，但是这些试验也存在周期长、费用高、适用范围有限、试验强度大等缺点。

鉴于目前的室内试验和原位试验的不足之处，岩土工程界一直迫切寻找一种可靠，经济，快速测试土体抗剪强度参数的手段，即采用钻孔剪切试验测定原位岩土的抗剪强度参数，但是应用于钻孔剪切试验测定原位岩土的抗剪强度参数的钻孔剪切仪，操作比较复杂，无法摆脱人为因素影响试验结果，另外，无法测量剪切位移，而且剪切速率不稳定，这就很不利于开展试验研究。因此，现如今缺少一种结构简单，设计合理，操作便捷且试验准确便捷，省时、省力且减少人为因素影响的自动化钻孔剪切仪。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种自动化钻孔剪切仪，其结构简单，设计合理，操作便捷，剪切速率稳定，能获取原位土样的应力位移关系曲线图和原位土样的抗剪强度参数，减少人为因素影响，提高了测试的原位土样的抗剪强度参数的准确性，为基坑和边坡的支护提供依据，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：包括操作平台、钻孔剪切测量机构、法向应力加载机构和电机驱动模块，以及监控模块，所述钻孔剪切测量机构安装在操作平台上；

所述钻孔剪切测量机构包括伸入钻孔内的剪切探头、用于连接剪切探头的拉杆和与拉杆连接且拉动剪切探头上下移动的升降操作机构，所述拉杆的顶端传动连接有剪切位移计；

所述电机驱动模块包括设置在钻孔顶部外地面的电机箱、设置在电机箱底部内的聚氯乙烯板、设置在电机箱内位于聚氯乙烯板上的电机底板和安装在电机底板上的步进电机，所述步进电机通过链轮机构与所述升降操作机构传动连接；

所述升降操作机构包括传力基座、安装在传力基座上的蜗杆机构、与所述蜗杆机构传动连接的环形齿轮和设置在环形齿轮内且与环形齿轮内圈螺纹连接的空心螺杆，所述拉杆穿过空心螺杆的顶端设置有对拉杆进行夹持的拉杆夹钳，所述拉杆夹钳上设置有扭力臂，所述传力基座的底部设置有支撑油缸，所述环形齿轮与传力基座之间设置有轴承和称重传感器，所述拉杆依次穿过称重传感器、轴承、空心螺杆；

所述法向应力加载机构包括供气机构和安装在剪切探头内且与所述供气机构连接的气缸以及用于检测法向位移的法向位移计，所述气缸伸缩带动剪切探头伸缩，所述供气机构中设置有对供气压力进行显示的压力表；

所述监控模块包括控制箱、设置在控制箱内的电子线路板和设置在所述电子线路板上的控制器，所述控制箱内设置有驱动器，所述驱动器与步进电机连接，所述驱动器由控制器进行控制。

上述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述控制箱上设置有正转控制按钮、反转控制按钮和停止按钮,所述正转控制按钮、反转控制按钮和停止按钮的输出端均与控制器的输入端连接。

上述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述蜗杆机构包括两个对称安装在传力基座上的蜗杆安装座和传动安装在两个蜗杆安装座之间的蜗杆，所述蜗杆伸出蜗杆安装座的一端设置有螺纹部，所述螺纹部上可拆卸地设置有摇柄，所述蜗杆伸出蜗杆安装座的另一端通过链轮机构与步进电机传动连接。

所述链轮机构包括安装在步进电机的输出轴上的主动齿轮、安装在蜗杆伸出蜗杆安装座的另一端上的从动齿轮和穿设在主动齿轮与从动齿轮上的链条。

上述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述供气机构包括储气瓶和高压气管，所述压力表位于高压气管的一端与储气瓶连接之间，所述高压气管的另一端与气缸连接。

上述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述剪切探头包括第一剪切板、第二剪切板、与第一剪切板顶部连接的第一钢板、与第二剪切板顶部连接的第二钢板和连接于第一钢板的顶部与第二钢板的顶部之间的弧形连接件，所述拉杆的底部与弧形连接件的中部连接，所述第一剪切板和第二剪切板呈竖向平行布设，所述第一剪切板和第二剪切板之间设置有供气缸安装的间隙，所述第一剪切板的一侧面和第二剪切板的一侧面均与钻孔的内侧壁贴合；

所述法向位移计和气缸位于第一剪切板的另一侧面和第二剪切板的另一侧面之间，所述气缸的固定端和法向位移计的固定端均与第二剪切板的另一侧面连接，所述气缸的活塞杆端设置有挡板，所述挡板和法向位移计的法向位移探头与第一剪切板的另一侧面连接。

上述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述拉杆的顶端设置有连接杆，所述连接杆靠近拉杆的一端设置有固定夹，所述连接杆的另一端设置有供剪切位移计安装的安装夹部件，所述安装夹部件包括安装在连接杆的另一端的固定环和安装在固定环上且能旋入或者旋出固定环的调节螺杆，所述剪切位移计的固定端穿过固定环，所述调节螺杆的伸入端抵于剪切位移计的固定端的外侧面，所述调节螺杆的伸出端设置有调节旋钮，所述剪切位移计的底端设置有定位板，所述剪切位移计的剪切位移计探头的底端接触定位板的中心位置，所述定位板的底部设置尖刺部，所述尖刺部插入钻孔顶部外地面内。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的钻孔剪切仪结构简单、设计合理且安装布设简便。

2、本实用新型设置法向应力加载机构实现对剪切探头法向应力的加载，且在对剪切探头法向应力的加载过程中，通过压力表对法向加载应力值进行检测并显示，以确保检测到的法向加载应力值满足法向应力加载要求值，提高了剪切中法向应力的加载的准确。

3、本实用新型设置钻孔剪切测量机构包括剪切探头、拉杆和升降操作机构，设置升降操作机构包括传力基座、蜗杆机构、环形齿轮和空心螺杆，是为了通过蜗杆机构的转动带动环形齿轮的转动，在扭力臂与拉杆夹钳限位的作用下，环形齿轮只能旋转转动，在环形齿轮旋转转动的过程中，因为形齿轮内圈与空心螺杆螺纹连接，将环形齿轮的旋转运动转换为空心螺杆的竖直方向移动，空心螺杆带动拉杆夹钳上下运动，拉杆夹钳上下运动带动拉杆上下运动，拉杆上下运动从而剪切探头沿钻孔深度方向上下移动，实现对钻孔内土体的剪切。

4、本实用新型设置步进电机，步进电机通过链轮机构与所述升降操作机构传动连接，这样将步进电机的转动通过链轮机构传动至环形齿轮，从而带动拉杆和剪切探头上下移动，实现对钻孔内土体的自动剪切，且步进电机转动速率一定，从而控制对钻孔内土体的剪切速率一定，操作便捷，自动化程度高，且避免人为对拉杆上下移动的不稳定性，且提高了剪切稳定性，从而提高了对钻孔内土体的剪切的数据获取的准确性。

5、本实用新型设置聚氯乙烯板，是为了减少振动对步进电机的影响，提高了步进电机的稳定性，从而进一步地提高了剪切探头对钻孔土体剪切的稳定性。

6、本实用新型设置称重传感器和剪切位移计，实现剪切探头的剪切应力值和剪切探头的剪切位移的获取，另外设置压力表获取法向加载应力值，进而便于得到土体的抗剪强度参数。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，操作便捷，剪切速率稳定，能获取原位土样的应力位移关系曲线图和原位土样的抗剪强度参数，减少人为因素影响，提高了测试的原位土样的抗剪强度参数的准确性，为基坑和边坡的支护提供依据，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型链轮机构与步进电机的结构示意图。

图3为本实用新型剪切探头、拉杆、剪切位移计和位移显示器的结构示意图。

图4为本实用新型环形齿轮和蜗杆机构的结构示意图。

图5为本实用新型步进电机、驱动器和控制器的电路原理框图。

图6为本实用新型步进电机、驱动器和控制器的电路原理图。

附图标记说明:

1—法向位移计； 1-1—法向位移探头； 2—剪切探头；

2-1—第一剪切板； 2-2—第二剪切板； 2-3—第二钢板；

2-4—第一钢板； 2-5—弧形连接件； 3—拉杆；

4—聚氯乙烯板； 4-1—电机箱； 4-2—电机底板；

5—驱动器； 6—控制器； 6-1—控制箱；

7—步进电机； 8—正转控制按钮； 9—反转控制按钮；

10—停止按钮； 11—位移显示器； 12—称重传感器显示器；

13—定位板； 14—尖刺部； 15—链轮机构；

15-1—主动齿轮； 15-2—从动齿轮； 15-3—链条；

16—摇柄； 16-2—蜗杆安装座； 16-3—蜗杆；

16-4—螺纹部； 17—剪切位移计； 17-1—连接杆；

17-2—调节螺杆； 17-3—固定夹； 17-4—剪切位移计探头；

17-5—调节旋钮； 17-6—固定环； 18—扭力臂；

19—拉杆夹钳； 20—环形齿轮； 21—称重传感器；

22—支撑油缸； 23—进油压力表； 24—高压气管；

25—空心螺杆； 26—压力表； 27—储气瓶；

28—操作平台； 29—传力基座； 30—轴承；

31—钻孔； 32—气缸； 32-1—挡板。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括操作平台28、钻孔剪切测量机构、法向应力加载机构和电机驱动模块，以及监控模块，所述钻孔剪切测量机构安装在操作平台28上；

所述钻孔剪切测量机构包括伸入钻孔31内的剪切探头2、用于连接剪切探头2的拉杆3和与拉杆3连接且拉动剪切探头2上下移动的升降操作机构，所述拉杆3的顶端传动连接有剪切位移计17；

所述电机驱动模块包括设置在钻孔31顶部外地面的电机箱4-1、设置在电机箱4-1底部内的聚氯乙烯板4、设置在电机箱4-1内位于聚氯乙烯板4上的电机底板4-2和安装在电机底板4-2上的步进电机7，所述步进电机7通过链轮机构15与所述升降操作机构传动连接；

所述升降操作机构包括传力基座29、安装在传力基座29上的蜗杆机构、与所述蜗杆机构传动连接的环形齿轮20和设置在环形齿轮20内且与环形齿轮20内圈螺纹连接的空心螺杆25，所述拉杆3穿过空心螺杆25的顶端设置有对拉杆3进行夹持的拉杆夹钳19，所述拉杆夹钳19上设置有扭力臂18，所述传力基座29的底部设置有支撑油缸22，所述环形齿轮20与传力基座29之间设置有轴承30和称重传感器21，所述拉杆3依次穿过称重传感器21、轴承30、空心螺杆25；

所述法向应力加载机构包括供气机构和安装在剪切探头2内且与所述供气机构连接的气缸32以及用于检测法向位移的法向位移计1，所述气缸32伸缩带动剪切探头2伸缩，所述供气机构中设置有对供气压力进行显示的压力表26；

所述监控模块包括控制箱6-1、设置在控制箱6-1内的电子线路板和设置在所述电子线路板上的控制器6，所述控制箱6-1内设置有驱动器5，所述驱动器5与步进电机7连接，所述驱动器5由控制器6进行控制。

如图5所示，本实施例中，所述控制箱6-1上设置有正转控制按钮8、反转控制按钮9和停止按钮10,所述正转控制按钮8、反转控制按钮9和停止按钮10的输出端均与控制器6的输入端连接。

如图2和图4所示，本实施例中，所述蜗杆机构包括两个对称安装在传力基座29上的蜗杆安装座16-2和传动安装在两个蜗杆安装座16-2之间的蜗杆16-3，所述蜗杆16-3伸出蜗杆安装座16-2的一端设置有螺纹部16-4，所述螺纹部16-4上可拆卸地设置有摇柄16，所述蜗杆16-3伸出蜗杆安装座16-2的另一端通过链轮机构15与步进电机7传动连接。

所述链轮机构15包括安装在步进电机7的输出轴上的主动齿轮15-1、安装在蜗杆16-3伸出蜗杆安装座16-2的另一端上的从动齿轮15-2和穿设在主动齿轮15-1与从动齿轮15-2上的链条15-3。

本实施例中，所述供气机构包括储气瓶27和高压气管24，所述压力表26位于高压气管24的一端与储气瓶27连接之间，所述高压气管24的另一端与气缸32连接。

如图3所示，本实施例中，所述剪切探头2包括第一剪切板2-1、第二剪切板2-2、与第一剪切板2-1顶部连接的第一钢板2-4、与第二剪切板2-2顶部连接的第二钢板2-3和连接于第一钢板2-4的顶部与第二钢板2-3的顶部之间的弧形连接件2-5，所述拉杆3的底部与弧形连接件2-5的中部连接，所述第一剪切板2-1和第二剪切板2-2呈竖向平行布设，所述第一剪切板2-1和第二剪切板2-2之间设置有供气缸32安装的间隙，所述第一剪切板2-1的一侧面和第二剪切板2-2的一侧面均与钻孔31的内侧壁贴合；

所述法向位移计1和气缸32位于第一剪切板2-1的另一侧面和第二剪切板2-2的另一侧面之间，所述气缸32的固定端和法向位移计1的固定端均与第二剪切板2-2的另一侧面连接，所述气缸32的活塞杆端设置有挡板32-1，所述挡板32-1和法向位移计1的法向位移探头1-1与第一剪切板2-1的另一侧面连接。

本实施例中，所述拉杆3的顶端设置有连接杆17-1，所述连接杆17-1靠近拉杆3的一端设置有固定夹17-3，所述连接杆17-1的另一端设置有供剪切位移计17安装的安装夹部件，所述安装夹部件包括安装在连接杆17-1的另一端的固定环17-6和安装在固定环17-6上且能旋入或者旋出固定环17-6的调节螺杆17-2，所述剪切位移计17的固定端穿过固定环17-6，所述调节螺杆17-2的伸入端抵于剪切位移计17的固定端的外侧面，所述调节螺杆17-2的伸出端设置有调节旋钮17-5，所述剪切位移计17的底端设置有定位板13，所述剪切位移计17的剪切位移计探头17-4的底端接触定位板13的中心位置，所述定位板13的底部设置尖刺部14，所述尖刺部14插入钻孔31顶部外地面内。

本实施例中，所述步进电机7的输出轴伸出电机箱4-1，便于与链轮机构15的传动连接。

本实施例中，实际安装过程中，所述空心螺杆25伸入轴承30的一端未设置螺纹，通过轴承30对空心螺杆25的下端进行限位，确保空心螺杆25竖直上下移动。

本实施例中，实际安装过程中，所述气缸32的固定端和法向位移计1的固定端与第二剪切板2-2的另一侧面之间可焊接，所述挡板32-1和法向位移计1的法向位移探头1-1与第一剪切板2-1的另一侧面之间可焊接。

本实施例中，进一步地，控制器6为FX3u-48MR/ES-A的PLC模块。

本实施例中，进一步地，驱动器5为YKD2204M步进电机驱动器。

本实施例中，进一步地，步进电机7为YK42HB47步进电机。

如图6所示，本实施例中，实际连接时，驱动器5的A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚分别与步进电机7的A+引脚、A-引脚、B+引脚、B-引脚连接，驱动器5的PU引脚、DR引脚、WF引脚分别与控制器6的Y0引脚、Y1引脚和Y2引脚连接。

本实施例中，正转控制按钮8为按钮S1，反转控制按钮9为按钮S2，停止按钮10为按钮S3，实际连接时，按钮S1的一端接控制器6的X1引脚，按钮S2的一端接控制器6的X2引脚，按钮S3的一端接控制器6的X3引脚，按钮S1的另一端、按钮S2的另一端和按钮S3的另一端接控制器6的0V引脚。

本实施例中，设置连接杆17-1，是为了将拉杆3的上下移动传动至剪切位移计17的剪切位移计探头17-4的伸缩移动，从而便于剪切位移计探头17-4获取拉杆3的移动位移，进而获取剪切探头2的剪切位移。

本实施例中，设置摇柄16，是为了便于手动操作摇柄16，摇柄16带动蜗杆16-3转动，蜗杆16-3转动带动环形齿轮20旋转，从而带动拉杆3上下移动，从而实现手动剪切，提高了适应范围。

本实施例中，实际使用过程中，支撑油缸22的进油口设置有进油管，所述进油管内通入液压油，所述进油管上设置有用于检测液压油压力的进油压力表23。

本实施例中，设置进油压力表23，也是为了对作用在支撑油缸22上的反作用力进行显示，从而获得剪切探头2的剪切应力值，是为了能对称重传感器21的数据进行对比，避免称重传感器21发生故障时而造成的剪切应力值检测误差大。

本实施例中，所述称重传感器21为EVT-12F-500Kg称重传感器。

本实施例中，所述剪切位移计17和法向位移计1均为SKRD微型自恢复位移传感器。

本实施例中，所述称重传感器显示器12为EVT-800AS称重控制仪表。

本实施例中，所述位移显示器11为XSD2-AH1WWT4V0N显示器。

本实施例中，实际连接过程中，称重传感器21的信号正输出端与称重传感器显示器12的SIG引脚连接，称重传感器21的信号负输出端与称重传感器显示器12的SIG-引脚连接。

本实施例中，设置称重传感器显示器12，是为了对称重传感器21的检测到的作用在支撑油缸22上的反作用力进行显示，从而便于测试人员直观获取作用在支撑油缸22上的反作用力。

本实施例中，实际连接过程中，剪切位移计17与位移显示器11输入1接口连接，法向位移计1与位移显示器11输入2接口连接，剪切位移计17的信号输出端与输入1接口中的SIG端子连接，剪切位移计17的电源正极端与输入1接口中的电源正极端子连接，剪切位移计17的电源负极端与输入1接口中的电源负极端子连接；法向位移计1的信号输出端与输入2接口中的SIG端子连接，法向位移计1的电源正极端与输入2接口中的电源正极端子连接，法向位移计1的电源负极端与输入2接口中的电源负极端子连接。

本实施例中，设置法向位移计1，是为了在对第一剪切板2-1施加法向加载应力值时，对第一剪切板2-1的法向位移进行检测，法向位移计1将检测到的法向位移信号发送至位移显示器11，位移显示器11显示得到法向位移，从而根据法向位移和法向加载应力值，可得到法向应力位移关系曲线图，便于后续分析研究。

本实用新型具体使用时，在待测量的原位土样区域形成钻孔31，将拉杆3的底端与剪切探头2连接，然后向钻孔31内下放剪切探头2，使剪切探头2放入钻孔31内测量要求的深度；在钻孔31顶部外安装操作平台28，然后将拉杆3的顶端依次穿过称重传感器21、轴承30、空心螺杆25，且在拉杆3的上部安装拉杆夹钳19对拉杆3进行夹持；

当对钻孔31进行剪切时，储气瓶27通过高压气管24为气缸32供气，气缸32的活塞杆伸长推动挡板32-1和第一剪切板2-1移动，从而实现法向应力的加载，在储气瓶27通过高压气管24为气缸32供气的过程中，压力表26对供气压力进行检测并显示，则压力表26上的压力值为法向加载应力值，直至检测到的法向加载应力值满足法向应力加载要求值；

测量人员操作正转控制按钮8，控制器6通过驱动器5控制步进电机7转动，步进电机7转动带动主动齿轮15-1转动，主动齿轮15-1转动通过链条15-3带动从动齿轮15-2转动，从动齿轮15-2转动带动蜗杆16-3转动，蜗杆16-3转动带动环形齿轮20转动，在扭力臂18与拉杆夹钳19限位的作用下，环形齿轮20只能旋转转动，在环形齿轮20旋转转动的过程中，因为环形齿轮20内圈与空心螺杆25螺纹连接，将环形齿轮20的旋转运动转换为空心螺杆6-8的竖直方向移动，空心螺杆6-8带动拉杆夹钳19向上运动，拉杆夹钳19向上运动带动拉杆3向上运动；在拉杆3向上运动的过程中，拉杆3带动剪切位移计17向上运动，剪切位移计探头17-4伸长，剪切位移计17检测到的位移为拉杆3向上运动的位移，则获取剪切探头2的剪切位移；

同时，在拉杆3向上运动的过程中，带动拉杆3向上运动的力通过传力基座29反作用于支撑油缸22上，称重传感器21对作用在支撑油缸22上的反作用力进行检测，并将称重传感器21检测到的反作用力与剪切探头2中第一剪切板2-1的剪切面有效面积进行比值处理，得到剪切探头2的剪切应力值；根据剪切头6-1的剪切位移与剪切应力，得到剪切应力位移关系曲线图；

按照上述方法，在拉杆3拉动剪切探头2向上移动，在剪切探头2对钻孔31的土体进行剪切的过程中，剪切探头2每向上移动0.15mm～0.2mm时，剪切位移计17获取一个剪切位移，同时，称重传感器21获取一个剪切应力值，将多个剪切应力进行比较得到最大剪切应力，从而得到在法向应力加载要求值下的最大剪切应力；

之后，测量人员操作反转控制按钮9，控制器6通过驱动器5控制步进电机7反向转动，步进电机7转动带动主动齿轮15-1反向转动，主动齿轮15-1反向转动通过链条15-3带动从动齿轮15-2反向转动，从动齿轮15-2反向转动带动蜗杆16-3反向转动，蜗杆16-3反向转动带动环形齿轮20反向转动，在扭力臂18与拉杆夹钳19限位的作用下，环形齿轮20只能旋转转动，在环形齿轮20旋转转动的过程中，因为环形齿轮20内圈与空心螺杆25螺纹连接，将环形齿轮20的旋转运动转换为空心螺杆6-8的竖直方向移动，空心螺杆6-8带动拉杆夹钳19向下运动，拉杆夹钳19向下运动带动拉杆3向下运动，对剪切应力进行卸载，使称重传感器21获取的剪切应力等于零；

重复上述操作，设定检测到的法向加载应力值满足下一个法向应力加载要求值，得到下一个最大剪切应力；重复3-5次，以最大剪切应力为纵坐标，以法向加载应力值为横坐标，绘制得到的各个最大剪切应力和各个最大剪切应力所对应的法向加载应力值，并拟合得到法向加载应力值与最大剪切应力之间的关系直线，法向加载应力值与最大剪切应力之间的关系直线与以法向加载应力值为横坐标轴之间的夹角为钻孔31内土体的内摩擦角，且法向加载应力值与最大剪切应力之间的关系直线在以最大剪切应力为纵坐标轴上的截距为钻孔31内土体的黏聚力，则获取钻孔31内土体的抗剪强度参数，从而高了测试的原位土样的抗剪强度参数的准确性，为基坑和边坡的支护提供依据，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：包括操作平台(28)、钻孔剪切测量机构、法向应力加载机构和电机驱动模块，以及监控模块，所述钻孔剪切测量机构安装在操作平台(28)上；

所述钻孔剪切测量机构包括伸入钻孔(31)内的剪切探头(2)、用于连接剪切探头(2)的拉杆(3)和与拉杆(3)连接且拉动剪切探头(2)上下移动的升降操作机构，所述拉杆(3)的顶端传动连接有剪切位移计(17)；

所述电机驱动模块包括设置在钻孔(31)顶部外地面的电机箱(4-1)、设置在电机箱(4-1)底部内的聚氯乙烯板(4)、设置在电机箱(4-1)内位于聚氯乙烯板(4)上的电机底板(4-2)和安装在电机底板(4-2)上的步进电机(7)，所述步进电机(7)通过链轮机构(15)与所述升降操作机构传动连接；

所述升降操作机构包括传力基座(29)、安装在传力基座(29)上的蜗杆机构、与所述蜗杆机构传动连接的环形齿轮(20)和设置在环形齿轮(20)内且与环形齿轮(20)内圈螺纹连接的空心螺杆(25)，所述拉杆(3)穿过空心螺杆(25)的顶端设置有对拉杆(3)进行夹持的拉杆夹钳(19)，所述拉杆夹钳(19)上设置有扭力臂(18)，所述传力基座(29)的底部设置有支撑油缸(22)，所述环形齿轮(20)与传力基座(29)之间设置有轴承(30)和称重传感器(21)，所述拉杆(3)依次穿过称重传感器(21)、轴承(30)、空心螺杆(25)；

所述法向应力加载机构包括供气机构和安装在剪切探头(2)内且与所述供气机构连接的气缸(32)以及用于检测法向位移的法向位移计(1)，所述气缸(32)伸缩带动剪切探头(2)伸缩，所述供气机构中设置有对供气压力进行显示的压力表(26)；

所述监控模块包括控制箱(6-1)、设置在控制箱(6-1)内的电子线路板和设置在所述电子线路板上的控制器(6)，所述控制箱(6-1)内设置有驱动器(5)，所述驱动器(5)与步进电机(7)连接，所述驱动器(5)由控制器(6)进行控制。

2.按照权利要求1所述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述控制箱(6-1)上设置有正转控制按钮(8)、反转控制按钮(9)和停止按钮(10),所述正转控制按钮(8)、反转控制按钮(9)和停止按钮(10)的输出端均与控制器(6)的输入端连接。

3.按照权利要求1所述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述蜗杆机构包括两个对称安装在传力基座(29)上的蜗杆安装座(16-2)和传动安装在两个蜗杆安装座(16-2)之间的蜗杆(16-3)，所述蜗杆(16-3)伸出蜗杆安装座(16-2)的一端设置有螺纹部(16-4)，所述螺纹部(16-4)上可拆卸地设置有摇柄(16)，所述蜗杆(16-3)伸出蜗杆安装座(16-2)的另一端通过链轮机构(15)与步进电机(7)传动连接；

所述链轮机构(15)包括安装在步进电机(7)的输出轴上的主动齿轮(15-1)、安装在蜗杆(16-3)伸出蜗杆安装座(16-2)的另一端上的从动齿轮(15-2)和穿设在主动齿轮(15-1)与从动齿轮(15-2)上的链条(15-3)。

4.按照权利要求1所述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述供气机构包括储气瓶(27)和高压气管(24)，所述压力表(26)位于高压气管(24)的一端与储气瓶(27)连接之间，所述高压气管(24)的另一端与气缸(32)连接。

5.按照权利要求1所述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述剪切探头(2)包括第一剪切板(2-1)、第二剪切板(2-2)、与第一剪切板(2-1)顶部连接的第一钢板(2-4)、与第二剪切板(2-2)顶部连接的第二钢板(2-3)和连接于第一钢板(2-4)的顶部与第二钢板(2-3)的顶部之间的弧形连接件(2-5)，所述拉杆(3)的底部与弧形连接件(2-5)的中部连接，所述第一剪切板(2-1)和第二剪切板(2-2)呈竖向平行布设，所述第一剪切板(2-1)和第二剪切板(2-2)之间设置有供气缸(32)安装的间隙，所述第一剪切板(2-1)的一侧面和第二剪切板(2-2)的一侧面均与钻孔(31)的内侧壁贴合；

所述法向位移计(1)和气缸(32)位于第一剪切板(2-1)的另一侧面和第二剪切板(2-2)的另一侧面之间，所述气缸(32)的固定端和法向位移计(1)的固定端均与第二剪切板(2-2)的另一侧面连接，所述气缸(32)的活塞杆端设置有挡板(32-1)，所述挡板(32-1)和法向位移计(1)的法向位移探头(1-1)与第一剪切板(2-1)的另一侧面连接。

6.按照权利要求1所述的一种自动化钻孔剪切仪，其特征在于：所述拉杆(3)的顶端设置有连接杆(17-1)，所述连接杆(17-1)靠近拉杆(3)的一端设置有固定夹(17-3)，所述连接杆(17-1)的另一端设置有供剪切位移计(17)安装的安装夹部件，所述安装夹部件包括安装在连接杆(17-1)的另一端的固定环(17-6)和安装在固定环(17-6)上且能旋入或者旋出固定环(17-6)的调节螺杆(17-2)，所述剪切位移计(17)的固定端穿过固定环(17-6)，所述调节螺杆(17-2)的伸入端抵于剪切位移计(17)的固定端的外侧面，所述调节螺杆(17-2)的伸出端设置有调节旋钮(17-5)，所述剪切位移计(17)的底端设置有定位板(13)，所述剪切位移计(17)的剪切位移计探头(17-4)的底端接触定位板(13)的中心位置，所述定位板(13)的底部设置尖刺部(14)，所述尖刺部(14)插入钻孔(31)顶部外地面内。

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