CN219265972U - 一种可控温的土工直剪仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可控温的土工直剪仪，属于土工试验分析技术领域，提供了一种可控温的土工直剪仪，用于对土体进行剪切试验，包括：推动装置、剪切盒、控温装置和测量装置。推动装置用于为剪切盒组件提供加载，采用电动机并配有变速箱可用不同速率进行剪切；控温装置采用循环水浴箱，通过导管连接到剪切盒上，对上剪切盒和下剪切盒进行快速控温；测量装置包括量力环、传感器与数采仪。本实用新型操作简便，解决了现有技术中必须在负温恒温环境中完成冻土剪切的问题，可减少试样冻结阶段的仪器占用时间，缩短试验周期，同时采用了数采仪读数避免了人为读数带来的误差，使实验数据更加准确。

Description

一种可控温的土工直剪仪

技术领域

本实用新型涉及岩土工程剪切试验，实现了一种可控温的剪切试验装置，适用与冻土的直剪试验，通过对剪切盒的控温使土体在剪切时处于一个稳定的温度。

背景技术

土与结构接触面力学试验是研究土与结构接触面力学规律的重要手段之一，学者们利用多种仪器设备在该领域开展了相关研究。其中，直剪试验是土力工程中测试土体抗剪强度的试验之一。

冻土指的是零摄氏度以下，含有水、冰、空气及土壤的多孔多相的物质，在全球及我国分布广泛。冻土会随着温度变化而发生冻胀融沉，并且冻土的强度易受到温度变化的影响而发生改变。其中，冻土的剪切强度是评价冻土区工程安全的重要参数。

目前的直剪仪通常不能控制剪切时的温度，冻土在剪切过程中已开始融化，导致冻土的剪切强度产生误差。或者在剪切冻土时，将直剪仪放置在较大的控温环境中进行，但制冷要求较大功率，导致剪切成本过高。因此，有必要提出一种结构简单的温控剪切装置，解决冻土在剪切过程中的融化的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的内容，本实用新型提供了一种可控温的土工直剪仪，克服了上述现有技术之不足，将冷浴设备与剪切盒相结合，实现剪切时的控温，解决冻土在剪切过程中的融化问题。

本实用新型采用的技术方案如下。

一种可控温的土工直剪仪包括：推动装置、剪切盒、控温装置、测量装置；

所述推动装置包括推动电机(5)、推动杆(23)、变速箱(14)，其中推动电机(5)通过推动杆(12)推动外盒体(10)，在侧边配有变速箱(14)控制转速。

所述剪切盒包括上剪切盒(1)、下剪切盒(2)和外盒体(10)，并且上剪切盒(1)和下剪切盒(2)的内壁镂空，通过导管(13)与循环水浴箱(3)相连。外盒体(10)与下剪切盒(10)相连并通过螺栓固定。

所述控温装置的包括循环水浴箱(3)和导管(13)，循环水浴箱(3)通过导管(13)与上剪切盒(1)、下剪切盒(2)相连；

所述测量装置包括量力环(6)、限位器(7)及位移传感器(15)，量力环(6)的内放有位移传感器(15)，限位器(7)放在量力环(6)的后调节位置，使接触杆(16)与上剪切盒(1)接触；移传感器(15)连接电脑或数采装置记录剪切时位移变化别换算出剪切强度。

具体的：

所述的上剪切盒(1)与下剪切盒(2)的内壁镂空，循环水从A端流进内壁，再从B端流出形成一个通路，利用所述的循环水浴箱(3)进行控温。

所述的外盒体(10)下端有凹槽与滑轨(8)的规格相同，中间放有铁珠，可减小剪切过程中产生的摩擦力。

所述的循环水浴箱(3)共有4个端口，其中有2个进水端，2个出水端，分别通过导管(13)连接在上剪切盒(1)和下剪切盒(2)上，加入的循环液是低凝固点液体，如：乙醇、乙二醇、丙三醇等。

所述量力环(6)的内有位移传感器(15)可以连接数采装置记录剪切时位移变化别换算出剪切强度，接触杆(16)与上剪切盒(1)的尾端接触，限位器(7)放在量力环(6)的后可调节位置。

所述上剪切盒(1)、下剪切盒(2)及外盒体(10)为全铜制作，能够保障实验过程中温度均匀，降温速率较快。

有益效果

本实用新型操作方便，使用效果好且成本低，可以在剪切过程中控制不同的温度变化，解决了冻土在直剪过程中融化的问题。

本实用新型采用位移传感器记录量力环的变化并且通过连接电脑或数采装置记录剪切时位移变化别换算出剪切强度。实验所需数据都是通过数据采集仪上传到电子计算机，很大程度上避免了人为读数所带来的误差，使实验数据更加准确。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为直剪仪的装置结构示意图

图2为剪切盒的示意图

图3为测量装置的结构示意图

图4为上剪切盒的剖面图

图5为循环液的流径示意图

图中，1-上剪切盒；2-下剪切盒；3-循环水浴箱；4-传压板；5-推动电机；6-量力环；7-限位器；8-滑轨；9-底板；10-外盒体；11-插销；12-推动杆；13-导管；14-变速箱；15-位移传感器；16-接触杆。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种可控温的直剪仪，可解决冻土在剪切过程中的融化的问题。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例中各个组成部件具体参数如下：

上剪切盒(1)、下剪切盒(2)及外盒体(10)为全铜制作，上剪切盒(1)与下剪切盒(2)通过插销(11)扣紧，可以拆卸，并且下剪切盒(2)与外盒体(10)固定。主要作用是装样以及控制温度。

循环水浴箱(3)使用乙醇、乙二醇、丙三醇等作为循环液，共有4个端口，其中，有2个出水口以及2个入水口，采用外循环的方式控制剪切工程中的剪切盒的温度。

位移传感器(15)：0-13.0mm高精度数显位移传感器，精度±0.01mm，分辨率0.01mm，通过数据线连接计算机或数采仪，用于测量量力环(6)输出轴法向位移量。

推动电机(5)采用220V直流电机并配备了变速箱(14)，可调节转速对土样稳定施加不同速度的横向荷载。

滑轨(8)固定在底板(9)上，共有2排相互平行，滑轨上有凹槽，上面放有铁珠，主要作用是减小外盒体(10)在底板(9)上的摩擦。

本实用新型中的其余部件，传压板(4)、推动电机(5)、量力环(6)、限位器(7)、插销(11)、推动杆(12)、接触杆(16)都采用刚度较大的金属材质。

具体的安装和工作过程如下：

1.预制土样，在试验所用的基本土样中选取典型土样，将典型土样经过风干、碾压和过筛；再根据土样的基本物理性质(如颗粒组分、土粒比重、干密度、液限、塑限)分别选取不同的目标含水率和压实度。试样采用静压力法制备，制样时，先根据试样的尺寸、试样要求的干密度以及含水量把土样混合均匀，在放入制样器中压制。

2.试验前，先连接好试验装置，检查装置的各零件完好无损，并保证装置的清洁度，将装置放置在水平地面上，保持台面板水平平整。

3.打开循环水浴箱，设置试验所需的温度，待剪切盒中的温度达到试验设置温度时再进行下一步。

4.安装土样时，检查剪切盒，滚动钢球应放正，滚动灵活无异物卡阻，按规程放入土样，放好透水石，传压板，使框架传压螺钉对准钢球中心。

5.对试样施加垂直压力，再调整推动杆和外盒体的距离使其紧密接触，在调整限位器使接触杆与上剪切盒的右端接触。

6.打开电动机调整相应转速，开始剪切。

除上述结构外，整个装置中还有杠杆、正方形固定梁、砝码等垂直加压结构，均为现有直剪试验装置的常规现有结构，故对其使用方法和具体结构不做详细描述。

本实用新型采用了与剪切盒相连的调温装置，该调温装置用于对剪切盒中的试样进行控温，需要对试样温度进行调整时，可以通过控制循环水浴箱温度来改变试样温度，解决了现有技术中必须在冷库中完成冻融循环过程的问题，并且由于在冻融过程中无需对试样进行转移，因此试样内部的状态不会受到任何扰动，该直剪仪所测量出的试样剪切力学参数更加准确可靠。实验所需数据都是通过数据采集仪上传到电子计算机，避免了人为读数所带来的误差，使实验数据更加准确。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述的可控温的土工直剪仪包括：推动装置、剪切盒、控温装置、测量装置；其特征在于，所述剪切盒的内壁镂空，通过循环水浴箱进行水浴控温；测量装置采用位移传感器记录量力环的变化再通过电脑或数采装置记录剪切时位移变化换算出剪切强度。

2.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述推动装置的推动电机(5)通过推动杆(12)与外盒体(10)相接触，并与变速箱(14)相连。

3.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述剪切盒包括上剪切盒(1)、下剪切盒(2)及外盒体(10)，所述上剪切盒(1)对应位于所述下剪切盒(2)的顶部，并且上剪切盒(1)上方有传压板(4)，并通过插销(11)与下剪切盒(2)固定，下剪切盒(2)的外侧设有外盒体(10)。

4.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述控温装置的循环水浴箱(3)通过导管(13)与上剪切盒(1)、下剪切盒(2)相连。

5.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述测量装置包括量力环(6)、限位器(7)及位移传感器(15)，量力环(6)的中心放有位移传感器(15)，限位器(7)放在量力环(6)的后调节位置，使接触杆(16)与上剪切盒(1)接触。

6.根据权利要求2所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，推动电机(5)通过推动杆(12)与外盒体(10)接触并推动剪切盒，变速箱(14)在推动电机(5)侧边可控制其转速。

7.根据权利要求3所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，上剪切盒(1)和下剪切盒(2)的内壁镂空可进行水浴控温。

8.根据权利要求4所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，循环水浴箱(3)通过导管(13)与上剪切盒(1)、下剪切盒(2)相连。

9.根据权利要求5所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，量力环(6)上设置了位移传感器(15)可检测量力环(6)的形状变化，并换算出剪切强。

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