CN216082343U - 水泥搅拌桩芯样直剪试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，包括基座、主机架、下剪切箱、剪切工装、上剪切箱、水平压头和法向压头，基座上设置有试件放置部，剪切工装包括第一剪切部和第二剪切部，第一剪切部和第二剪切部能够在水平方向上沿直线相对移动，第一剪切部和第二剪切部配合形成环状的试件容纳腔，试件容纳腔位于试件放置部的上方，水平压头与剪切工装连接，水平压头连接有水平动力机构，且水平压头上安装有水平位移传感器，法向压头安装在试件容纳腔的上方且位置适配于试件放置部，法向压头连接有垂直动力机构，且法向压头上安装有法向位移传感器。本实用新型可以测定不同桩径、桩身材料、桩身深度下水泥土搅拌桩的抗剪强度指标。

Description

水泥搅拌桩芯样直剪试验装置

技术领域

本实用新型涉及桩基工程技术领域，特别涉及一种水泥搅拌桩芯样直剪试验装置。

背景技术

水泥土搅拌桩法作为一种成熟的地基处理方法，广泛用于软土地基的加固处理中。然而目前国内外行业规范却并未提及如何确定水泥搅拌桩抗剪强度指标，不仅如此，桩身取芯采用钻机对水泥土搅拌桩进行钻芯取样，所取水泥土桩芯样均为圆柱体，但是现有的直剪试验装置要么尺寸过小，要么只能对特定尺寸的立方体块进行剪切，试验前还需要对水泥土芯样进行复杂的加工，而复杂的加工势必会导致水泥土芯样的完整性进一步降低，最终导致试验结果出现较大误差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，可用于测定不同桩径、桩身材料、桩身深度下水泥土搅拌桩的抗剪强度指标。

根据本实用新型实施例的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，包括基座，设置有试件放置部；主机架，设置在所述基座上；下剪切箱，包括第一下挡件和第二下挡件，所述第一下挡件和所述第二下挡件相对设置在所述基座上，且所述第一下挡件或所述第二下挡件中的至少一个能够相对所述基座移动；剪切工装，包括第一剪切部和第二剪切部，所述第一剪切部和所述第二剪切部均设置在所述第一下挡件和所述第二下挡件之间，所述第一剪切部和所述第二剪切部能够在水平方向上沿直线移动，所述第一剪切部和所述第二剪切部配合形成环状的试件容纳腔，所述试件容纳腔位于所述试件放置部的上方；上剪切箱，包括第一上挡件和第二上挡件，所述第一上挡件和所述第二上挡件相对设置，并均安装在所述主机架上，且位于所述下剪切箱的上方；水平压头，与所述第一下挡件或所述第二下挡件连接，并通过所述第一下挡件或所述第二下挡件连接于所述剪切工装，所述水平压头连接有水平动力机构，且所述水平压头上安装有水平位移传感器；法向压头，安装在所述试件容纳腔的上方且位置适配于所述试件放置部，所述法向压头连接有垂直动力机构，且所述法向压头上安装有法向位移传感器。

根据本实用新型实施例的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，至少具有如下有益效果：

第一剪切部和第二剪切部之间可以相对移动，使第一剪切部和第二剪切部之间的距离可调，可以适应不同桩径的水泥土搅拌桩，本实用新型通过水平压头和法向压头对水泥土搅拌桩进行施压，并分别通过水平位移传感器和法向位移传感器获取测试数据，可以适应不同桩身材料、桩身深度下的水泥土搅拌桩。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一剪切部和所述第二剪切部相对端部的剖面均为半椭圆形。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一剪切部和所述第二剪切部的数量均为多个，多个所述第一剪切部沿法向方向依次堆叠，多个所述第二剪切部沿法向方向依次堆叠。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一下挡件为实心结构，所述第一下挡件能够相对所述基座移动，所述水平压头与所述第一下挡件连接，并通过所述第一下挡件与所述剪切工装连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一下挡件和所述第一上挡件之间设置有滑轮组。

根据本实用新型的一些实施例，所述法向位移传感器的数量为多个，多个所述法向位移传感器圆周均布在所述法向压头的周侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述上剪切箱还包括顶板和上侧板，所述顶板安装在所述剪切工装的上方，所述上侧板设置在所述试剪切工装的外侧，且位于所述第一上挡件和所述第二上挡件之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述下剪切箱还包括底板和下侧板，所述底板安装在与所述试件放置部对应的位置，所述下侧板设置在所述剪切工装的外侧，且位于所述第一下挡件和所述第二下挡件之间。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置的结构示意图；

图2为图1示出的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置的纵剖面结构示意图；

图3为图1示出的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置的横剖面结构示意图；

图4为图1示出的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置的剪切工装的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1、图2和图3，本实施例公开了一种水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，包括基座100、主机架200、下剪切箱、剪切工装、上剪切箱、水平压头400和法向压头500，基座100上设置有试件放置部101，试件放置部101用于放置待测试的试件，例如水泥土搅拌桩。主机架200设置在基座100上。请参照图1或图2，下剪切箱包括第一下挡件711和第二下挡件712，第一下挡件711和第二下挡件712相对设置，且均设置在基座100上，第一下挡件711或第二下挡件712中的至少一个能够相对基座100移动。请参照图4，剪切工装包括第一剪切部310和第二剪切部320，第一剪切部310和第二剪切部320相对设置，且均设置在第一下挡件711和第二下挡件712之间，第一剪切部310和第二剪切部320能够在水平方向上沿直线移动，使第一剪切部310和第二剪切部320之间的距离可调，第一剪切部310和第二剪切部320配合形成环状的试件容纳腔，用以固定待测试的试件，试件容纳腔位于试件放置部101的上方，上剪切箱设置在下剪切箱的上方，上剪切箱包括第一上挡件611和第二上挡件612，第一上挡件611和第二上挡件612相对设置，并均安装在主机架200上，且位于下剪切箱的上方，具体的，第一上挡件611位于第一下挡件711的上方，第二上挡件612位于第二下挡件711的上方。水平压头400与第一下挡件711或第二下挡件712连接，并通过第一下挡件711或第二下挡件712连接于剪切工装，水平压头400连接有水平动力机构，且水平压头400上安装有水平位移传感器410，法向压头500安装在试件容纳腔的上方且位置适配于试件放置部101，法向压头500连接有垂直动力机构，且法向压头500上安装有法向位移传感器510。

在本实施例中，上剪切箱固定安装在主机架200上，下剪切箱能够分别相对基座100和上剪切箱移动，具体的，水平压头400施加的压力能够通过下剪切箱传导到剪切工装。在使用时，将待测试的试件放置在与试件放置部101对应的位置，通过调整第一剪切部310和第二剪切部320之间的距离，使第一剪切部310和第二剪切部320分别与待测试的试件紧密接触，避免试件在测试过程中发生位移，且能够将来自水平压头的压力传导到试件上。水平压头400对剪切工装施加水平压力，水平压力经过下剪切箱传导到剪切工装，并通过剪切工装间接向待测试的试件施加水平压力，法向压头500对待测的试件施加法向压力。水平位移传感器410用于检测试件在水平压头400作用下的第一形变量，法向位移传感器510用于检测试件在法向压头500作用下的第二形变量，通过测试多组数据，可以测试出多个抗剪切强度T_f，在σ-T坐标上绘制σ-T_f曲线水泥土的抗剪强度曲线，根据σ-T_f曲线即可确认抗剪强度指标内摩擦角和粘聚力。

本实施例的第一剪切部310和第二剪切部320之间可以相对移动，即靠近或远离，使第一剪切部310和第二剪切部320之间的距离可调，可以适应不同桩径的水泥土搅拌桩，例如直径为75～90mm的圆柱形试件。本实用新型通过水平压头400和法向压头500对水泥土搅拌桩进行施压，并分别通过水平位移传感器410和法向位移传感器510获取测试数据，可以适应不同桩身材料、桩身深度下的水泥土搅拌桩。

请参照图4，在本实施例中，第一剪切部310和第二剪切部320之间相对端部的剖面均为半椭圆形，当第一剪切部310和第二剪切部320配合使用时，可以形成一个近似圆柱状的试件容纳腔，从而适应不同桩径的圆柱状试件。

为了适应不同高度的试件，第一剪切部310和第二剪切部320的数量适配，且均为多个，多个第一剪切部310沿法向方向依次堆叠，多个第二剪切部320沿法向方向依次堆叠，从而形成深度不同的试件容纳腔，可以用于固定不同高度的试件。需要说明的是，本实施例的的法向方向为图2中示出的上下方向。

考虑到试验过程中，水平压头400施加的压力较大，第一下挡件711为实心结构，可以增强第一下挡件711的机械强度。第一下挡件711能够相对基座100移动，水平压头400与第一下挡件711连接，并通过第一下挡件711与剪切工装连接，具体的，与第二剪切部320连接。这样可以将水平压头400施加的压力通过第一下挡件711传导到第二剪切部320，使第二剪切部320配合第一剪切部310对试件进行剪切。值得理解的是，第二下挡件712、第一上挡件611和第二上挡件612均可以采用实心结构，以增强机械强度。

另外，请参照图2和图3，第一下挡件711和第一上挡件611之间设置有滑轮组800，便于第一下挡件711和第一上挡件611之间的相对移动，可以使第一下挡件711移动更加顺畅。

请参照图1或图2，由于法向压头500用于施加法向压力，为了避免安装误差而降低测试精度，法向位移传感器510的数量为多个，多个法向位移传感器510圆周均布在法向压头500的周侧，多个法向位移传感器510可以同时对待测试的试件在法向方向上的形变量进行测试，解决单一传感器的测试误差而导致精度问题。

请参照图1和图2，上剪切箱还包括顶板620和上侧板630，顶板620安装在剪切工装的上方，上侧板630设置在试件放置部101的外侧，且位于第一上挡件611和第二上挡件612之间。上侧板630可以起到保护作用，避免试件在试验过程中产生的碎末飞溅到四周。在测试前，顶板620位于与法向压头500下端部对应的位置。需要说明的是，为了使法向压头500能够下压，顶板620上开设有避让孔。当然，顶板620可以设计成可移动的结构，法向压头500作用于顶板620，使顶板620下压。

同样的，请继续参照图1和图2，下剪切箱还包括底板720和下侧板730，底板720安装在与试件放置部101对应的位置，下侧板730设置在试件放置部101的外侧，且位于第一下挡件711和第二下挡件712之间，下侧板730可以起到遮挡保护的作用，避免试件在试验过程中产生的碎末飞溅到四周。底板720具有一定的厚度，可以选择不同厚度的底板720来调节试件的放置高度，以使法向压头500能够顺利对不同高度的试件施加压力。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，包括：

基座(100)，设置有试件放置部(101)；

主机架(200)，设置在所述基座(100)上；

下剪切箱，包括第一下挡件(711)和第二下挡件(712)，所述第一下挡件(711)和所述第二下挡件(712)相对设置在所述基座(100)上，且所述第一下挡件(711)或所述第二下挡件(712)中的至少一个能够相对所述基座(100)移动；

剪切工装，包括第一剪切部(310)和第二剪切部(320)，所述第一剪切部和所述第二剪切部均设置在所述第一下挡件(711)和所述第二下挡件(712)之间，所述第一剪切部(310)和所述第二剪切部(320)能够在水平方向上沿直线移动，所述第一剪切部(310)和所述第二剪切部(320)配合形成环状的试件容纳腔，所述试件容纳腔位于所述试件放置部(101)的上方；

上剪切箱，包括第一上挡件(611)和第二上挡件(612)，所述第一上挡件(611)和所述第二上挡件(612)相对设置，并均安装在所述主机架(200)上，且位于所述下剪切箱的上方；

水平压头(400)，与所述第一下挡件(711)或所述第二下挡件(712)连接，并通过所述第一下挡件(711)或所述第二下挡件(712)连接于所述剪切工装，所述水平压头(400)连接有水平动力机构，且所述水平压头(400)上安装有水平位移传感器(410)；

法向压头(500)，安装在所述试件容纳腔的上方且位置适配于所述试件放置部(101)，所述法向压头(500)连接有垂直动力机构，且所述法向压头(500)上安装有法向位移传感器(510)。

2.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述第一剪切部(310)和所述第二剪切部(320)相对端部的剖面均为半椭圆形。

3.根据权利要求1或2所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述第一剪切部(310)和所述第二剪切部(320)的数量均为多个，多个所述第一剪切部(310)沿法向方向依次堆叠，多个所述第二剪切部(320)沿法向方向依次堆叠。

4.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述第一下挡件(711)为实心结构，所述第一下挡件(711)能够相对所述基座(100)移动，所述水平压头(400)与所述第一下挡件(711)连接，并通过所述第一下挡件(711)与所述剪切工装连接。

5.根据权利要求1或4所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述第一下挡件(711)和所述第一上挡件(611)之间设置有滑轮组(800)。

6.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述法向位移传感器(510)的数量为多个，多个所述法向位移传感器(510)圆周均布在所述法向压头(500)的周侧。

7.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述第上剪切箱还包括顶板(620)和上侧板(630)，所述顶板(620)安装在所述剪切工装的上方，所述上侧板(630)设置在所述试剪切工装的外侧，且位于所述第一上挡件(611)和所述第二上挡件(612)之间。

8.根据权利要求7所述的水泥搅拌桩芯样直剪试验装置，其特征在于，所述下剪切箱还包括底板(720)和下侧板(730)，所述底板(720)安装在与所述试件放置部(101)对应的位置，所述下侧板(730)设置在所述剪切工装的外侧，且位于所述第一下挡件(711)和所述第二下挡件(712)之间。

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