CN217385056U - 一种无锚无重压的原位直剪试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无锚无重压的原位直剪试验装置，包括支撑框架、分节剪切盒、竖向施压结构和水平推动结构，支撑框架包括支撑架和剪切底板，支撑框架通过剪切底板上的通孔套设在分节剪切盒外侧；与支撑架顶部连接的竖向施压结构作用在分节剪切盒顶部上；与支撑架侧边连接的水平推动结构作用在分节剪切盒侧壁上，通过竖向施压结构和水平推动结构共同作用使分节剪切盒移动至剪切底板上；分节剪切盒上下层可拆卸式贯穿有第一连接件，通过拆卸第一连接件，并通过竖向施压结构和水平推动结构共同作用可使分节剪切盒上下层剪切错开。本实用新型消除需要利用地锚或重压提供反力的要求，试验条件简单广泛；解决因剪切面不平整导致试验结果有误差的问题。

Description

一种无锚无重压的原位直剪试验装置

技术领域

本实用新型涉及土工直剪试验技术领域，具体涉及一种无锚无重压的原位直剪试验装置。

背景技术

原位直剪试验用于测定土体本身土体软弱面和地基土与混凝土接触面的抗剪强度。目前，进行原位直剪试验时，需要利用地锚和重压的方式提供反力，以给试验体施加压力，但时常因地层原因或场地原因导致反力无法满足要求而使试验失败，具体地，当提供反力的地锚在地层较松散时，由于地层较松散使得地锚无法提供足够的反力，以使无法给试验体施加足够的压力，当提供反力的地锚在地层较坚硬时，由于地层较坚硬使得无法将地锚锚入地层中，或需要大量的人力实施，但将导致锚固孔难于填实，从而使得地锚提供的反力不足；而采用重物堆压的方式提供反力，其受试验场地空间条件限制，野外难于满足场地条件，尤其是斜坡场地；另外，当前试验方法一般是把剪切面设置于剪切移动体与原土体交界处，而该剪切面基本不是平整的剪切面，这将导致计算结果与实际相差较大。

实用新型内容

针对现存在的问题，本实用新型提出一种无锚无重压的原位直剪试验装置，消除了需要利用地锚或重压提供反力的要求，试验条件简单且广泛，节省了节省试验成本；解决了因剪切面不平整导致试验结果有误差的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种无锚无重压的原位直剪试验装置，包括支撑框架、分节剪切盒、竖向施压结构和水平推动结构，所述支撑框架包括支撑架和位于所述支撑架底部的剪切底板，所述剪切底板上设有通孔，所述支撑框架通过所述通孔套设在所述分节剪切盒的外侧；所述竖向施压结构的一端与所述支撑架的顶部连接，另一端作用在所述分节剪切盒的顶部上；所述水平推动结构的一端与所述支撑架的侧边连接，另一端作用在所述分节剪切盒的侧壁上，通过所述竖向施压结构和水平推动结构共同作用可使所述分节剪切盒移动至所述剪切底板上；所述分节剪切盒的上下层可拆卸式贯穿有第一连接件，通过拆卸所述第一连接件，并通过所述竖向施压结构和水平推动结构共同作用，可使所述分节剪切盒的上下层剪切错开。

优选地，所述分节剪切盒包括上层剪切盒和下层剪切盒，所述上层剪切盒叠加在所述下层剪切盒上方，所述上层剪切盒和下层剪切盒的四周均贯设有连接孔；所述第一连接件为插销，所述插销可拆卸式插设在所述连接孔中。

优选地，在所述剪切底板上设有用于限位所述下层剪切盒的限位结构。

优选地，所述限位结构为直角三角形固定架，所述固定架的直角边抵设在所述下层剪切盒远离所述水平推动结构的一侧。

优选地，还包括压力传感器、压力表和位移传感器，所述压力传感器用于测量所述竖向施压结构和所述水平推动结构对所述分节剪切盒施加的压力值，并将压力值传输到所述压力表中；所述位移传感器用于测量所述上层剪切盒的剪切位移。

优选地，还包括数据采集系统，所述数据采集系统分别与所述压力传感器和所述位移传感器连接。

优选地，所述支撑架包括若干上横梁、若干拉立柱，若干所述拉立柱位于所述剪切底板的四端，所述上横梁的两端分别与所述拉立柱的上端连接。

优选地，所述上层剪切盒和下层剪切盒均为由多个侧钢板拼接而成的方形盒，且相邻所述钢板间均通过第二连接件连接。

优选地，所述竖向施压结构包括竖向千斤顶、上盖、滚珠排和加载板，所述竖向千斤顶、上盖、滚珠排和加载板由上至下依次设置。

优选地，所述水平推动结构为水平千斤顶和承载板，所述水平千斤顶通过所述承载板以作用在所述分节剪切盒的侧壁上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型中，分节剪切盒套设在土体试验体外侧，并通过剪切底板上的通孔将支撑框架套设在分节剪切盒外侧，通过竖向施压结构和水平推动结构共同作用以使分节剪切盒移动至剪切底板上，使得土体试验体的底面为平整的，再通过拆卸第一连接件，并通过竖向施压结构和水平推动结构共同作用以使分节剪切盒上下层剪切错开，即剪切面设置于分节剪切盒上下层的交界处，从而使得剪切面为平整的，进而避免了因剪切面不平整导致试验结果有误差；通过支撑架顶部和竖向施压结构提供反力以给土体试验体顶部施加压力，并通过支撑架侧边和水平推动结构为土体试验体提供水平推力，试验装置简单，消除了需要利用地锚或重压提供反力的要求，节省了试验成本，且试验条件简单，不受试验场地空间条件限制，可适用于室内、野外等场地条，适合被广泛推广和使用；此外，分节剪切盒的上下层可拆卸式贯穿有第一连接件，以避免在直剪试验前，分节剪切盒发生扭转或倾斜等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型原位直剪试验装置试验中的轴测图；

图2为本实用新型原位直剪试验装置试验前的示意图；

图3为本实用新型原位直剪试验装置试验中的示意图。

附图标识：

1、支撑框架； 11、支撑架； 12、剪切底板； 121、通孔； 2、分节剪切盒； 21、上层剪切盒； 22、下层剪切盒； 3、竖向施压结构； 31、竖向千斤顶； 32、上盖； 33、滚珠排； 34、加载板； 4、水平推动结构； 41、水平千斤顶； 42、承载板； 5、限位结构； 6、第一连接件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“ 相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图3所示为本实用新型所提供的一种无锚无重压的原位直剪试验装置，包括支撑框架1、分节剪切盒2、竖向施压结构3和水平推动结构4，支撑框架1包括支撑架11和位于支撑架11底部的剪切底板12，剪切底板12上设有通孔121，支撑框架1通过通孔121套设在分节剪切盒2的外侧；竖向施压结构3的一端与支撑架11的顶部连接，另一端作用在分节剪切盒2的顶部上；水平推动结构4的一端与支撑架11的侧边连接，另一端作用在分节剪切盒2的侧壁上，通过竖向施压结构3和水平推动结构4共同作用可使分节剪切盒2移动至剪切底板12上；分节剪切盒2包括上层剪切盒21和下层剪切盒22，·盒21和下层剪切盒22的四周均贯设有连接孔，第一连接件6可拆卸式贯穿在连接孔中，通过拆卸第一连接件6，并通过竖向施压结构3和水平推动结构4共同作用，可使分节剪切盒2的上层剪切盒21和下层剪切盒22剪切错开。

在本实用新型的一些实施例中，在剪切底板12上设有限位结构5，限位结构5位于通孔121远离水平推动结构4的一侧，且可抵设在下层剪切盒22远离水平推动结构4的一侧以限位下层剪切盒22。

原位直剪试验装置还包括压力传感器、压力表和位移传感器，压力传感器用于测量竖向施压结构3和水平推动结构4对分节剪切盒2施加的压力值，并将压力值传输到压力表中；位移传感器用于测量上层剪切盒21的剪切位移；原位直剪试验装置还包括数据采集系统，数据采集系统分别与压力传感器和传感器连接，通过数据采集系统可将压力传感器和位移传感器的参数传输到电脑，与电脑同步记录试验参数。

试验前，选择需要的试验场地，在选取的试验场地开挖至试验深度，制作试验体；组装上层剪切盒21和下层剪切盒22，再通过第一连接件6将上层剪切盒21叠加固定在下层剪切盒22上方，然后将组合好的分节剪切盒2套设在试验体的外侧；将剪切底板12固定在支撑架11底部，并通过剪切底板12上的通孔121将支撑框架1套设在分节剪切盒2的外侧；安装竖向施压结构3和水平推动结构4，将竖向施压结构3的一端安装在支撑架11的顶部上，且使竖向施压结构3的中心线对准分节剪切盒2的竖向中心线，将水平推动结构4的一端安装在支撑架11的侧边，且使水平推动结构4的中心线对准上层剪切盒21和下层剪切盒22的交界线；再通过竖向施压结构3对分节剪切盒2的顶部施加适当的压力，并通过水平推动结构4将分节剪切盒2连同试验体推动至剪切底板12上，直至分节剪切盒2限位在限位结构5的一侧；然后取出贯穿在分节剪切盒2中的第一连接件6；再通过试验现场垫高水平推动结构4以调整至水平推动结构4的中心线对准上层剪切盒21的横向中心线，通过试验现场移动竖向施压结构3以调整至竖向施压结构3的中心线对准分节剪切盒2的竖向中心线；

试验时，通过竖向施压结构3对分节剪切盒2施加压力至所需压力级，再利用水平推动结构4对上层剪切盒21施加水平推力，以如图3所示进行剪切试验；试验过程中，使用压力传感器对竖向施压结构3施加在分节剪切盒2上的压力值、水平推动结构4施加在上层剪切盒21上的压力值进行测量，并将压力值显示在压力表中，使用位移传感器对上层剪切盒21的剪切位移进行测量，所测量的数据通过数据采集系统传输到电脑，与电脑同步记录试验参数；重复以上试验操作，模拟不同大小法向压力和水平推力的作用效果，并使用电脑同步记录

试验前通过竖向施压结构3和水平推动结构4共同作用以使分节剪切盒2移动至剪切底板12上，使得试验体的试验底面为平整的；试验时，通过支撑架11的顶部和竖向施压结构3提供反力以给试验体和分节剪切盒2顶部施加压力，通过支撑架11侧边和水平推动结构4对上层剪切盒21施加推力，以使上层剪切盒21和下层剪切盒22剪切错开，即剪切面设置于分节剪切盒2上下层的交界处，从而使得剪切面为平整的，进而避免了因剪切面不平整导致试验结果有误差，此外，在本试验装置中设有限位结构5，通过限位结构5限位下层剪切盒22以避免试验过程中，下层剪切盒22移动而影响对试验体的抗剪强度的测量结果；试验过程中，采用压力传感器、位移传感器及数据采集系统，提高剪切力和位移关联参数的采集的同时性，消除人工读数的不同时问题，且实现数据采集的可视化，提供对异常数据的及时校应与核实，确定对异常数据的取舍依据；多次重复直剪试验操作，模拟不同大小法向压力和水平推力的作用效果，有效地提高试验的准确性；此外，本实用新型试验装置简单，但能够有效地保证试验结果的准确性，试验装置实用，消除了需要利用地锚或重压提供反力的要求，节省了试验成本，且试验条件简单，不受试验场地空间条件限制，可适用于室内、野外等场地条件，适合被广泛推广和使用。

其中的，上层剪切盒21和下层剪切盒22的四周拆卸式贯穿有第一连接件6，第一连接件6可为插销或长螺杆等起到连接作用的连接件，在本实施例中，采用插销可拆卸式插设在连接孔中，以避免在直剪试验前，上层剪切盒21和下层剪切盒22之间发生扭转或倾斜等情况的发生。

限位结构5不限于采用直角三角形固定架，可采用其他起到限位作用的限位结构；在本实施例中，限位结构5采用直角三角形固定架，固定架的直角边抵设在下层剪切盒22远离水平推动结构4的一侧，以防止下层剪切盒22在直剪试验中移动而影响试验结果；固定架结构简单且实用，适合被广泛推广和使用。

进一步改进在于，支撑架11包括若干上横梁、若干拉立柱，通过若干拉立柱固定在剪切底板12的四端，上横梁的两端分别与拉立柱的上端连接，以形成稳定的框架结构，为直剪试验提供支撑；拉立柱和横梁均为可拆卸式连接，以使支撑架11拆装组装都十分便捷。

进一步改进在于，上层剪切盒21和下层剪切盒22均为由多个侧钢板拼接而成的方形盒，在试验前，仅需将多个钢板围成方形盒，再通过第二连接件将相邻钢板连接起来，即可分别组装成上层剪切盒21和下层剪切盒22以为下一步做准备。

进一步改进在于，竖向施压结构3包括竖向千斤顶31、上盖32、滚珠排33和加载板34，竖向千斤顶31、上盖32、滚珠排33和加载板34由上至下依次设置；在直剪试验过程中，竖向施压结构3依次通过竖向千斤顶31、上盖32、滚珠排33和加载板34对试验体和分节剪切盒2施加压力，同时，加载板34在滚珠排33的作用下，沿水平方面运动，因而不会阻碍试验体在试验时的水平移动；此外，使用竖向千斤顶31可适用在不同场地进行直剪试验，操作简单，实用性强。

进一步改进在于，水平推动结构4为水平千斤顶41和承载板42，水平千斤顶41通过承载板42以作用在分节剪切盒2的侧壁上，水平千斤顶41可适用在不同场地进行直剪试验，操作简单，实用性强。

综上所述，本实用新型中，分节剪切盒2套设在土体试验体外侧，并通过剪切底板12上的通孔121将支撑框架1套设在分节剪切盒2外侧，通过竖向施压结构3和水平推动结构4共同作用以使分节剪切盒2移动至剪切底板12上，使得土体试验体的底面为平整的，再通过拆卸第一连接件6，并通过竖向施压结构3和水平推动结构4共同作用以使分节剪切盒2上下层剪切错开，即剪切面设置于分节剪切盒2上下层的交界处，从而使得剪切面为平整的，进而避免了因剪切面不平整导致试验结果有误差；通过支撑架11顶部和竖向施压结构3提供反力以给土体试验体顶部施加压力，并通过支撑架11侧边和水平推动结构4为土体试验体提供水平推力，试验装置简单，消除了需要利用地锚或重压提供反力的要求，节省了试验成本，且试验条件简单，可适用于室内、野外等场地条件，适合被广泛推广和使用；此外，分节剪切盒2的上下层可拆卸式贯穿有第一连接件6，以避免在直剪试验前，分节剪切盒2发生扭转或倾斜等情况。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，包括支撑框架（1）、分节剪切盒（2）、竖向施压结构（3）和水平推动结构（4），所述支撑框架（1）包括支撑架（11）和位于所述支撑架（11）底部的剪切底板（12），所述剪切底板（12）上设有通孔（121），所述支撑框架（1）通过所述通孔（121）套设在所述分节剪切盒（2）的外侧；所述竖向施压结构（3）的一端与所述支撑架（11）的顶部连接，另一端作用在所述分节剪切盒（2）的顶部上；所述水平推动结构（4）的一端与所述支撑架（11）的侧边连接，另一端作用在所述分节剪切盒（2）的侧壁上，通过所述竖向施压结构（3）和水平推动结构（4）共同作用可使所述分节剪切盒（2）移动至所述剪切底板（12）上；所述分节剪切盒（2）的上下层可拆卸式贯穿有第一连接件（6），通过拆卸所述第一连接件（6），并通过所述竖向施压结构（3）和水平推动结构（4）共同作用，可使所述分节剪切盒（2）的上下层剪切错开。

2.根据权利要求1所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，所述分节剪切盒（2）包括上层剪切盒（21）和下层剪切盒（22），所述上层剪切盒（21）叠加在所述下层剪切盒（22）上方，所述上层剪切盒（21）和下层剪切盒（22）的四周均贯设有连接孔；所述第一连接件（6）为插销，所述插销可拆卸式插设在所述连接孔中。

3.根据权利要求2所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，在所述剪切底板（12）上设有用于限位所述下层剪切盒（22）的限位结构（5）。

4.根据权利要求3所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，所述限位结构（5）为直角三角形固定架，所述固定架的直角边抵设在所述下层剪切盒（22）远离所述水平推动结构（4）的一侧。

5.根据权利要求2所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，还包括压力传感器、压力表和位移传感器，所述压力传感器用于测量所述竖向施压结构（3）和所述水平推动结构（4）对所述分节剪切盒（2）施加的压力值，并将压力值传输到所述压力表中；所述位移传感器用于测量所述上层剪切盒（21）的剪切位移。

6.根据权利要求5所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，还包括数据采集系统，所述数据采集系统分别与所述压力传感器和所述位移传感器连接。

7.根据权利要求1所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，所述支撑架（11）包括若干上横梁、若干拉立柱，若干所述拉立柱位于所述剪切底板（12）的四端，所述上横梁的两端分别与所述拉立柱的上端连接。

8.根据权利要求2所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，所述上层剪切盒（21）和下层剪切盒（22）均为由多个侧钢板拼接而成的方形盒，且相邻所述钢板间均通过第二连接件连接。

9.根据权利要求1所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，所述竖向施压结构（3）包括竖向千斤顶（31）、上盖（32）、滚珠排（33）和加载板（34），所述竖向千斤顶（31）、上盖（32）、滚珠排（33）和加载板（34）由上至下依次设置。

10.根据权利要求1所述的无锚无重压的原位直剪试验装置，其特征在于，所述水平推动结构（4）为水平千斤顶（41）和承载板（42），所述水平千斤顶（41）通过所述承载板（42）以作用在所述分节剪切盒（2）的侧壁上。

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