CN211955054U - 直接剪切试验的剪切盒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直接剪切试验的剪切盒装置，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，下剪切盒的宽度与上剪切盒的宽度相同，下剪切盒长度与上剪切盒长度之差至少为试样剪切应变的15%，下剪切盒上还设置有用以限定上剪切盒运动路径的限位装置。上剪切盒是由形状及尺寸相同的钢板围合形成的上下开口的筒体，筒体的前后侧钢板分别为第一钢板、第二刚板，筒体的左右两侧钢板分别为第三刚板和第四刚板，下剪切盒底部还设置有台阶，该台阶上可以放置透水石或者不透水垫板，剪切完成后，下剪切盒中的试样可通过向上推底部的透水石或垫板而整体取出，方便清洗。

Description

直接剪切试验的剪切盒装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程检测领域，尤其涉及一种直接剪切试验的剪切盒装置。

背景技术

直剪试验是测定土体等试件抗剪强度指标的主要试验方法之一，该试验操作简单，适合从饱和到不饱和、从排水到不排水的多种试验条件。试验时，使用直剪仪作为试验设备，通过应变或者应力控制对试件进行加载，测定试件在不同压力下的抗剪强度，得出试件的抗剪强度指标黏聚力和摩擦角。目前常用的直剪仪为等应变直剪仪，该剪切仪包括有上剪切盒、下剪切盒，上剪切盒与下剪切盒贯通，下剪切盒与底座相连。试验前，通过两根对角螺栓对上、下剪切盒进行固定，在剪切盒内部装入待测试样；试验时，对试样施加垂直压力且稳定后，拔出固定上、下剪切盒的两根对角螺栓，推动下剪切盒发生水平向位移，上剪切盒与下剪切盒发生错位，上剪切盒中的试样被剪切，从而测定其剪切强度。但现有技术方案存在以下缺陷：

1.试验时，上剪切盒相对于下剪切盒做水平位移运动发生剪切，该剪切盒的上剪切盒、下剪切盒尺寸相同，试验过程中，试样剪切面的面积一直在发生变化，使用该剪切盒时没有考虑剪切过程中剪切平面上的剪切面积随剪切位移的发展而变化的关系，低估了剪切面上的剪切应力和抗剪强度指标。剪切试验中观察到，随着剪切位移的增加和平行于剪切方向试样盒长度的减少，所计算的剪切应力误差值会相应增大，随着平行于剪切方向试样盒边长的增加，计算的剪切应力误差值将相应减少，试样的剪切方向最好沿着剪切盒的长边方向布置，也即剪切盒可以设计成具有长度差异的两个不同剪切盒。而该剪切仪中所使用的上剪切盒、下剪切盒尺寸是相同的，无法解决上述技术问题，设计一种上、下剪切盒有长度差异的剪切仪是亟需解决的问题。

2. 该剪切仪的上剪切盒与下剪切盒直接接触放置，上剪切盒与下剪切盒之间的竖直变位不能进行调整，即剪切带厚度不能随实际工况进行调整，所得试验结果不满足实际需要；

3.在试验过程中，剪切盒可能会发生扭转或倾斜等情况，不能保证上剪切盒始终沿下剪切盒进行水平直线位移运动，因此，需要在上剪切盒和下剪切盒之间设计一种改进结构防止剪切盒会发生扭转或倾斜等情况。

4. 该剪切仪的下剪切盒底部是固定的，试验完成后，无法直接将试样有效推出，清洗剪切盒时效率极低。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种直接剪切试验的剪切盒装置，下剪切盒的宽度与上剪切盒的宽度相同，下剪切盒的长度略长于上剪切盒的长度，下剪切盒长度与上剪切盒长度之差至少为试样剪切应变的15%，剪切盒设计成具有长度差异的两个不同试样盒，随着剪切位移的增加，平行于剪切方向试样盒的长度并没有减少，所计算的剪切应力误差被控制在较小范围内，所计算的剪切应力值更加准确。

一种直接剪切试验的剪切盒装置，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒的宽度与所述上剪切盒的宽度相同，所述下剪切盒的长度长于所述上剪切盒的长度，所述下剪切盒长度与所述上剪切盒长度之差至少为试样剪切应变的15%，所述下剪切盒上还设置限位装置，该限位装置用以限定所述上剪切盒的运动路径。剪切盒盒设计成具有长度差异的两个不同试样盒，随着剪切位移的增加，平行于剪切方向试样盒的长度并没有减少，所计算的剪切应力误差被控制在较小范围内，所计算的剪切应力值更加准确。

所述上剪切盒是由形状及尺寸相同的四块钢板连接形成的上下开口的方形筒体，筒体的前后侧钢板分别为第一钢板、第二刚板，筒体的左右两侧钢板分别为第三刚板和第四刚板。每两块相连钢板的连接处均开设有相对应的竖向的T型槽，第一工字型嵌条插入到T型槽中将两相连钢板密封连接，所述筒体的上下开口处形状均为正方形。上剪切盒采用钢板与嵌条配合围合形成的筒体，结构简单，装配化程度高，实用性更强。

所述上剪切盒上还设置有垫块，所述垫块设置在所述第一钢板外侧，所述垫块的两端分别通过螺栓与所述第三钢板、第四钢板固定。试验时，固定住下剪切盒，移动上剪切盒时，外界的水平载荷机构将作用力作用于上剪切板上的垫块上，外界的水平载荷机构通过该垫块传递至第一、第三以及第四钢板上，进而推动上剪切盒移动，垫块使上剪切盒所受的力更均匀，避免了上剪切盒局部受力过大导致移动过程中发生扭转或倾斜等情况。

所述第一钢板、第二刚板上还设置有提拉结构，所述提拉结构可以是螺栓、焊接的挂钩、钢板上形成的凹陷或者可以被提拉的其他结构。试验前，提拉螺栓，带动第一钢板、第二钢板上升，根据实际工况调整上剪切盒与下剪切盒之间的竖直变位进而调整剪切带的厚度，调整方便。

所述下剪切盒是由四块钢板连接形成的上下开口的方形筒体，筒体的前后侧钢板分别为第五刚板、第六刚板，筒体的左右两侧钢板分别为第七刚板和第八刚板，所述第七、第八钢板的宽度与所述第五钢板的宽度相同，所述第七、第八钢板的长度与所述第五钢板的长度之差为N，所述N≥试样剪切应变的15%，每两块相连钢板的连接处均开设有相对应的竖向的T型槽，第二工字型嵌条插入到T型槽中将两相连钢板密封连接，所述筒体的上下开口处形状均为矩形。第五刚板、第六刚板的形状及尺寸与上剪切盒四块钢板的形状及尺寸相同，第七刚板和第八刚板的长度略长于第五、第六钢板的长度，至少长于试样剪切应变的15%。

下剪切盒采用钢板与嵌条配合围合形成的筒体，结构简单，装配化程度高，实用性更强。所述第五钢板、第七钢板、和第八钢板上还设置有限位装置，所述限位装置为挡板，所述挡板通过螺栓固定在钢板的外侧，在高度方向上，所述挡板凸出于钢板上表面设置。试验时，外界的水平载荷机构推动垫块带动上剪切盒运动，上剪切盒的第三、第四钢板在下剪切盒的第七、第八钢板上表面运动，挡板设置在第七、第八钢板的外侧，有效防止上剪切盒运动时发生偏移，保证了上剪切盒始终沿着下剪切盒做水平直线位移运动，避免了上剪切盒因转动或倾斜而导致试验失败的可能，且在进行一定厚度剪切带的剪切试验时，挡板可限制上剪切盒中试样边缘的散落，提高了试验的准确性。本实用新型中，第一工字型嵌条和第二工字型嵌条的形状和构造是相同的。

所述下剪切盒上还设置有限位结构，所述限位结构为U形限位块，所述U形限位块通过所述第六钢板两侧的第二嵌条固定在该第六钢板上。所述U形结构上开设有贯穿的通孔，所述U形限位块通过第二嵌条穿过所述通孔进而固定在下剪切盒上，U形限位块的两支腿端可抵靠在第三钢板、第四钢板上，该限位装置用于试验前固定上、下剪切盒之间的相对位置。

所述下剪切盒底部还设置有支撑结构，所述支撑结构为台阶，所述台阶与所述下剪切盒的开口处形状是相同的，所述台阶为矩形框体结构，矩形框体结构通过钢板之间的四个第二工字型嵌条固定在下剪切盒的底部，矩形框体结构上开设有四个与第二工字型嵌条相配合的槽孔，槽孔为工字型并且是有一定深度的凹槽，矩形框体结构通过第二工字型嵌条插入凹槽内嵌合从而与下剪切盒相固定连接，槽孔不是贯穿的通孔。所述矩形框体结构内框面的长度及宽度小于下剪切盒内壁的长度及宽度。该台阶上可以放置透水石或者不透水垫板，剪切完成后，下剪切盒中的试样可通过向上推动底部的透水石或垫板而整体取出，方便快捷。

本实用新型的有益效果是，

1．本实用新型中，下剪切盒的宽度与上剪切盒的宽度相同，下剪切盒的长度略长于上剪切盒的长度，下剪切盒长度与上剪切盒长度之差至少为试样剪切应变的15%，试样盒设计成具有长度差异的两个不同试样盒，随着剪切位移的增加，平行于剪切方向试样盒的长度并没有减少，所计算的剪切应力误差被控制在较小范围内，所计算的剪切应力值更加准确。

2. 本实用新型中，第一钢板、第二刚板上还设置有提拉结构，提拉结构可以是焊接的螺栓、焊接的挂钩、钢板上形成的凹陷或者可以被提拉的其他结构。试验前，提拉螺栓，带动第一钢板、第二钢板上升，根据实际工况调整上剪切盒与下剪切盒之间的竖直变位进而调整剪切带的厚度，调整方便。

3. 本实用新型中，第五钢板、第七钢板、和第八钢板上还设置有限位装置，限位装置为挡板，挡板通过螺栓固定在钢板的外侧，在高度方向上，挡板凸出于钢板上表面设置。试验时，外界的水平载荷机构推动垫块带动上剪切盒运动，上剪切盒的第三、第四钢板在下剪切盒的第七、第八钢板上表面运动，挡板设置在第七、第八钢板的外侧，有效防止上剪切盒运动时发生偏移，保证了上剪切盒始终沿着下剪切盒做水平直线位移运动，避免了上剪切盒因转动或倾斜而导致试验失败的可能，且在进行一定厚度剪切带的剪切试验时，挡板可限制上剪切盒中试样边缘的散落，提高了试验的准确性。

4.本实用新型中，下剪切盒底部还设置有支撑结构，支撑结构为台阶，台阶与下剪切盒的开口处形状是相同的，台阶为矩形框体结构，矩形框体结构通过钢板之间的四个第二工字型嵌条固定在下剪切盒的底部，矩形框体结构上开设有四个与第二工字型嵌条相配合的槽孔，槽孔为工字型并且是有一定深度的凹槽，矩形框体结构通过第二工字型嵌条插入凹槽内嵌合从而与下剪切盒相固定连接，槽孔不是贯穿的通孔。矩形框体结构内框面的长度及宽度小于下剪切盒内壁的长度及宽度。该台阶上可以放置透水石或者不透水垫板，剪切完成后，下剪切盒中的试样可通过向上推动底部的透水石或垫板而整体取出，方便快捷，清洗效率更高。

附图说明

图1是本实用新型西南侧方向整体结构示意图；

图2是本实用新型东南侧方向整体结构示意图；

图3是本实用新型东北侧方向整体结构示意图；

图4是本实用新型西北侧方向整体结构示意图；

图5是本实用新型上剪切盒结构示意图；

图6是本实用新型下剪切盒结构示意图；

图7是本实用新型的限位结构示意图；

图8是本实用新型下剪切盒底部台阶结构示意图；

图9是本实用新型上剪切盒的四块钢板连接示意图；

图10是本实用新型下剪切盒的四块钢板连接示意图；

图11是本实用新型图10中A部位工字型嵌条与T型槽连接示意图；

其中：1，上剪切盒；1-1，第一钢板；1-2，第二钢板；1-3，第三钢板；1-4，第四钢板；2，第一嵌条；3，提拉螺栓；4，垫块；5，螺栓；6-1，第五钢板；6-2，第六刚板；6-3，第七刚板；6-4，第八刚板；7，第二嵌条；8，挡板；9，第三螺栓；10，限位结构；11，台阶；12-T型槽；13-槽孔，14-通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例：

请参照图1至图8所示，一种直接剪切试验的剪切盒装置，包括相互配合的上剪切盒1和下剪切盒6，下剪切盒6的宽度与上剪切盒1的宽度相同，下剪切盒6的长度略长于上剪切盒1的长度，下剪切盒6的长度与上剪切盒1的长度之差至少为试样剪切应变的15%，下剪切盒6上还设置有用以限定上剪切盒运动路径的限位装置。试样盒设计成具有长度差异的两个不同试样盒，随着剪切位移的增加，平行于剪切方向试样盒的长度并没有减少，所计算的剪切应力误差被控制在较小范围内，所计算的剪切应力值更加准确。

所述上剪切盒是由形状及尺寸相同的四块钢板连接形成的上下开口的方形筒体，筒体的前后侧钢板分别为第一钢板1-1、第二刚板1-2，筒体的左右两侧钢板分别为第三刚板1-3和第四刚板1-4。每两块相连钢板的连接处均开设有相对应的竖向的T型槽12，第一工字型嵌条2插入到T型槽12中将两相连钢板密封连接，所述筒体的上下开口处形状均为正方形。上剪切盒1采用钢板与嵌条配合围合形成的筒体，结构简单，装配化程度高，实用性更强。

上剪切盒1上还设置有垫块4，垫块4设置在第一钢板1-1外侧，垫块4的两端分别通过螺栓5与第三钢板1-3、第四钢板1-4固定。试验时，固定住下剪切盒6，移动上剪切盒1时，外界的水平载荷机构将作用力作用于上剪切盒1上的垫块4上，外界的水平载荷机构通过该垫块4传递至第一、第三以及第四钢板上，进而推动上剪切盒1移动，垫块4使上剪切盒1所受的力更均匀，避免了上剪切盒局部受力过大导致移动过程中发生扭转或倾斜等情况。

第一钢板1-1、第二刚板1-2上还设置有提拉结构，提拉结构可以是焊接的螺栓3、焊接的挂钩、钢板上形成的凹陷或者可以被提拉的其他结构。试验前，提拉螺栓3，带动第一钢板1-1、第二钢板1-2上升，根据实际工况调整上剪切盒1与下剪切盒6之间的竖直变位进而调整剪切带的厚度，调整方便。

下剪切盒是由四块钢板连接形成的上下开口的方形筒体，筒体的前后侧钢板分别为第五刚板6-1、第六刚板6-2，筒体的左右两侧钢板分别为第七刚板6-3和第八刚板6-4，第七钢板6-3、第八钢板6-4的宽度与第五钢板6-1或者第六钢板6-2的宽度相同，所述第七钢板6-3、第八钢板6-4的长度与所述第五钢板6-1或者第六钢板6-2的长度之差为N，N≥试样剪切应变的15%，每两块相连钢板的连接处均开设有相对应的竖向的T型槽12，第二工字型嵌条7插入到T型槽12中将两相连钢板密封连接，所述筒体的上下开口处形状均为矩形。本实施例中，第五刚板6-1、第六刚板6-2的形状及尺寸与上剪切盒1的四块钢板相同，第七刚板6-3和第八刚板6-4的长度略长于其他钢板，至少长于试样剪切应变的15%。下剪切盒6采用钢板与嵌条配合围合形成的筒体，结构简单，装配化程度高，实用性更强。采用嵌条结构连接两个物体是本领域技术人员所公知的现有技术，在此不再赘述。

第五钢板6-1、第七钢板6-3、和第八钢板6-4上还设置有限位装置，限位装置为挡板8，挡板8通过第三螺栓9固定在钢板的外侧，在高度方向上，挡板8凸出于钢板上表面设置。试验时，外界的水平载荷机构推动垫块4带动上剪切盒1运动，上剪切盒1的第三、第四钢板在下剪切盒1的第七、第八钢板上表面运动，挡板8设置在第七、第八钢板的外侧，有效防止上剪切盒1运动时发生偏移，保证了上剪切盒1始终沿着下剪切盒6做水平直线位移运动，避免了上剪切盒1因转动或倾斜而导致试验失败的可能，且在进行一定厚度剪切带的剪切试验时，挡板8可限制上剪切盒1中试样边缘的散落，提高了试验的准确性。

下剪切盒6上还设置有限位结构，限位结构为U形限位块10，U形限位块10通过第六钢板6-2两侧的第二工字型嵌条7固定在该第六钢板6-2上。U形结构上开设有贯穿的通孔14，U形限位块通过第二嵌条穿过通孔14进而固定在下剪切盒上，U形限位块10的两支腿端可抵靠在第三钢板1-3、第四钢板1-4上，该限位装置用于试验前固定上、下剪切盒之间的相对位置。

下剪切盒6底部还设置有支撑结构，支撑结构为台阶11，台阶11与下剪切盒6的开口处形状是相同的，台阶11为具有一定宽度的矩形框体结构，矩形框体结构通过钢板之间的四个第二工字型嵌条7固定在下剪切盒6的底部，矩形框体结构上开设有四个与第二工字型嵌条相配合的槽孔13，槽孔13为工字型并且是有一定深度的凹槽，矩形框体结构通过第二工字型嵌条插入凹槽内嵌合从而与下剪切盒相固定连接，槽孔不是贯穿的通孔。矩形框体结构内框面的长度及宽度小于下剪切盒6内壁的长度及宽度。该台阶11上可以放置透水石或者不透水垫板，剪切完成后，下剪切盒6中的试样可通过向上推动底部的透水石或垫板而整体取出，方便快捷。

本实用新型中，第一工字型嵌条和第二工字型嵌条的形状和构造是相同的。

本实用新型在使用时，将组合安装成功的上剪切盒1置于下剪切盒6上方，使上剪切盒1的第一钢板1-1与下剪切盒6的第五钢板6-1边壁对齐，确定上剪切盒1可在下剪切盒6上方自由滑动；将限位机构10安装在下剪切盒6上，固定上、下剪切盒位置后进行填土装样；根据实际工况确定此次试验的剪切带厚度，在下剪切盒6的右侧进行填高，高度为剪切带高度；将该整体装置放在垂直荷载机构下进行荷载施加；施加一定荷载后，通过两颗螺栓5将第一钢板1-1、第二钢板1-2向上提升至所测剪切带高度，拆除限位机构10，通过水平荷载机构以一定速率推移垫块进而实现剪切；试验完成后，将上剪切盒1中的试样推出，下剪切盒6中的试样可通过推动底部透水石或垫块而整体取出。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒的宽度与所述上剪切盒的宽度相同，所述下剪切盒的长度略长于所述上剪切盒的长度，所述下剪切盒上还设置限位装置，该限位装置用以限定所述上剪切盒的运动路径。

2.如权利要求1所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述上剪切盒是由形状及尺寸相同的四块钢板连接形成的上下开口的方形筒体，筒体的前后侧钢板分别为第一、第二钢板，筒体的左右两侧钢板分别为第三、第四钢板。

3.如权利要求2所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，每两块相连钢板的连接处均开设有相对应的竖向的T型槽，第一工字型嵌条插入到T型槽中将两相连钢板密封连接，所述筒体的上下开口处形状均为正方形。

4.如权利要求3所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述上剪切盒上还设置有垫块，所述垫块设置在所述第一钢板外侧，所述垫块的两端分别通过螺栓与所述第三钢板、第四钢板固定。

5.如权利要求4所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述第一钢板、第二刚板上还设置有提拉结构，所述提拉结构可以是螺栓、焊接的挂钩、钢板上形成的凹陷或者可以被提拉的其他结构。

6.如权利要求5所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述下剪切盒是由四块钢板连接形成的上下开口的方形筒体，筒体的前后侧钢板分别为第五、第六刚板，所述第五、第六钢板与所述上剪切盒上的钢板形状及尺寸相同，筒体的左右两侧钢板分别为第七、第八刚板，所述第七、第八钢板的宽度与所述第五钢板的宽度相同，所述第七、第八钢板的长度与所述第五钢板的长度之差为N，所述N≥试样剪切应变的15%，每两块相连钢板的连接处均开设有相对应的竖向的T型槽，第二工字型嵌条插入到T型槽中将两相连钢板密封连接，所述筒体的上下开口处形状均为矩形。

7.如权利要求6所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述第五钢板、第七钢板、和第八钢板上还设置有限位装置，所述限位装置为挡板，所述挡板通过螺栓固定在钢板的外侧，在高度方向上，所述挡板凸出于钢板上表面设置。

8.如权利要求7所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述下剪切盒上还设置有限位结构，所述限位结构为U形限位块，所述U形限位块上开设有贯穿的通孔，所述U形限位块通过第二嵌条穿过该通孔进而固定在下剪切盒上。

9.如权利要求8所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述下剪切盒底部还设置有支撑结构，该支撑结构为矩形框体结构的台阶，矩形框体结构上开设有与第二工字型嵌条相配合的槽孔，矩形框体结构通过第二工字型嵌条插入凹槽内嵌合从而与下剪切盒相固定连接，所述矩形框体结构上放置透水石或者不透水垫板。

10.如权利要求1所述的直接剪切试验的剪切盒装置，其特征在于，所述下剪切盒长度与所述上剪切盒长度之差为N，所述N≥试样剪切应变的15%。

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