一種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土體抗剪強(qiáng)度測定的試驗(yàn)裝置，具體涉及一種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀。
【背景技術(shù)】
[0002]大量試驗(yàn)及工程破壞實(shí)例的研宄表明，土的破壞形式主要是剪切破壞，即土的強(qiáng)度不足以抵抗某一面上的剪應(yīng)力作用而造成，抗剪強(qiáng)度一直是巖土力學(xué)中最重要的研宄課題之一，而剪切破壞是引起絕大多數(shù)巖土工程失穩(wěn)的原因，準(zhǔn)確測定巖土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)在巖土工程建設(shè)中具有重要意義。
[0003]目前，常用的抗剪強(qiáng)度參數(shù)測定方法有三軸試驗(yàn)與直剪試驗(yàn)，其中，直剪試驗(yàn)由于其操作簡便、適用范圍廣而應(yīng)用最為普遍；它是以Coulomb理論為理論基礎(chǔ)發(fā)展而來的、最早且最直接測定巖土體抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法。直剪試驗(yàn)可分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種，應(yīng)力控制式直剪試驗(yàn)是將土樣裝入剪切盒中，通過加壓板對(duì)土樣施加垂直壓力的同時(shí)對(duì)試樣施加恒定的水平剪切力，測定其相應(yīng)剪切位移，用于蠕變試驗(yàn)測定土的長期強(qiáng)度。應(yīng)變控制式直剪試驗(yàn)則是在對(duì)土樣施加垂直壓力的同時(shí)按恒定速率剪切，測定其相應(yīng)的水平剪應(yīng)力，用于測定土的常規(guī)剪切強(qiáng)度。
[0004]研宄表明，邊坡土體以及巖土體的開挖卸荷使得上部土體出現(xiàn)較大范圍拉應(yīng)力區(qū)域，該區(qū)域土體經(jīng)常處于既受拉又受剪的拉剪復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。已有研宄成果表明，直線型強(qiáng)度準(zhǔn)則不能較好地反映土體在拉剪復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度特性，為此，有必要研宄受拉剪復(fù)合應(yīng)力區(qū)域土體的抗剪強(qiáng)度。由于傳統(tǒng)的試驗(yàn)技術(shù)的原因，利用直剪儀在室內(nèi)進(jìn)行土體拉剪應(yīng)力強(qiáng)度的試驗(yàn)研宄十分困難，難以實(shí)現(xiàn)，直至目前，有關(guān)拉剪應(yīng)力狀態(tài)下土體力學(xué)性質(zhì)的研宄成果為數(shù)不多。
[0005]大部分的直剪儀除了只能實(shí)施軸向壓力外，沒有直接測量剪切位移裝置，而是通過記錄手輪的轉(zhuǎn)數(shù)與量力環(huán)的讀數(shù)來計(jì)算剪切位移，有時(shí)候手輪轉(zhuǎn)速過快，容易造成讀數(shù)誤差，亦增加了實(shí)驗(yàn)人員的工作量。
[0006]針對(duì)上述不足，需探索一種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀，以實(shí)現(xiàn)軸向加載為拉力的直剪試驗(yàn)，測定拉剪區(qū)域土體的抗剪強(qiáng)度，且要求該直剪儀控制性能穩(wěn)定、操作規(guī)范、測量方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種控制性能穩(wěn)定的、操作規(guī)范的、測量方便的應(yīng)變控制式拉剪直剪儀，以實(shí)現(xiàn)軸向加載為拉力的直剪試驗(yàn)，測定拉剪區(qū)土體的抗剪強(qiáng)度。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為提供一種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀，包括底座和固定在底座上的支架，所述底座上從左到右依次固定安裝有推動(dòng)座、滑動(dòng)框二、量力環(huán)軸承、量力環(huán)部件和鎖緊螺母；所述推動(dòng)座支座上固定安裝有變速箱，所述推動(dòng)座一側(cè)安有手輪，另一側(cè)固定安裝有一個(gè)插銷架，推動(dòng)座上端安裝有一個(gè)插銷一，所述滑動(dòng)框二上表面軸心處安裝有下剪切盒，所述推動(dòng)座的推動(dòng)座前端與下剪切盒接觸，所述下剪切盒上設(shè)置有上剪切盒，所述上剪切盒與下剪切盒形成容納試樣的整體剪切盒，所述上剪切盒前端設(shè)置有前端鋼珠，所述前端鋼珠與量力環(huán)軸承接觸，所述量力環(huán)軸承的一側(cè)固定有位移計(jì)底座，所述位移計(jì)底座上固定安裝有水平位移計(jì)。
[0009]所述支架中間固定安裝有兩個(gè)橫梁，兩個(gè)橫梁安裝在相同的高度且兩者之間有間隔，所述兩個(gè)橫梁上通過螺栓安裝氣壓室，所述氣壓室里設(shè)置有活塞，所述活塞下端中心處連接傳力桿，所述傳力桿從氣壓室的氣壓室底座與兩個(gè)橫梁中間的間隔中心穿過，所述傳力桿下端開有圓孔，所述上剪切盒上端通過插銷二固定連接有連接座，所述連接座內(nèi)底面與試樣固定連接，所述連接座上端設(shè)置有圓孔，所述傳力桿通過螺桿與連接座連接，所述傳力桿的圓孔與連接座的圓孔對(duì)中，所述連接座上表面安裝有垂直位移計(jì)。
[0010]所述氣壓室一側(cè)下部開有進(jìn)氣口，所述橫梁上固定安裝有氣壓控制調(diào)節(jié)裝置，所述氣壓控制調(diào)節(jié)裝置一端與進(jìn)氣口連接，另一端與實(shí)驗(yàn)室氣壓源相連通。
[0011]上述底座上通過固定螺栓固定安裝有滑動(dòng)框一，支架安裝于滑動(dòng)框一中。
[0012]上述滑動(dòng)框一里內(nèi)嵌有一排滾珠組成的滾軸。
[0013]上述傳力桿上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓。
[0014]上述連接座由有機(jī)玻璃制成，其上表面中心位置有三角形凹槽，凹槽兩側(cè)有兩個(gè)開有螺孔的凸起，連接座內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)排水孔。
[0015]上述進(jìn)氣口與氣壓室側(cè)壁之間設(shè)置有密封橡膠圈一。
[0016]上述傳力桿與氣壓室底座之間設(shè)置有密封橡膠圈二。
[0017]上述連接座內(nèi)底面和下剪切盒內(nèi)表面均通過化學(xué)膠結(jié)劑與試樣膠粘連接。
[0018]上述水平位移計(jì)與垂直位移計(jì)均采用變形百分表，量程為10mm，分度值0.01mm。
[0019]上述氣壓室由有機(jī)玻璃制成。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明提供的這種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀采用氣壓傳遞力的方式進(jìn)行軸向拉力的施加，較好地實(shí)現(xiàn)了軸向荷載為拉力的直剪試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)的精度。
[0021](2)本發(fā)明提供的這種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀將軸向加載裝置安裝在滑動(dòng)框上以減少摩擦力，使得軸向加載裝置在剪切過程中隨試樣的水平移動(dòng)而移動(dòng)，解決了試驗(yàn)過程中的軸向加載偏心的問題。
[0022](3)本發(fā)明提供的這種應(yīng)變控制式拉剪直剪儀增加了剪切位移測量裝置，避免了通過手輪轉(zhuǎn)數(shù)來計(jì)算剪切位移，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，控制穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠等特點(diǎn)。
[0023]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明應(yīng)變控制式拉剪直剪儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明應(yīng)變控制式拉剪直剪儀軸向加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明裝樣完畢及剪切位移計(jì)與垂直位移計(jì)安裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明中加載裝置與固定安裝試樣的剪切盒連接示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明中滑動(dòng)框的俯視圖。
[0029]圖6是本發(fā)明中連接座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖7是本發(fā)明中傳力桿與連接座連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]附圖標(biāo)記說明:1、底座；2、推動(dòng)座；3、手輪；4、進(jìn)氣口 ；5、密封橡膠圈一 ；6.、密封橡膠圈二 ；7、螺栓；8、氣壓室底座；9、螺桿；10、垂直位移計(jì)；11、插銷一 ；12、變速箱；13、插銷架；14、推動(dòng)座前端；15、氣壓控制調(diào)節(jié)裝置；16、氣壓室；17、傳力桿；18、活塞；19、支架；20、橫梁；21、連接座；22、插銷二 ；23、上剪切盒；24、量力環(huán)軸承；25、量力環(huán)部件；26、鎖緊螺母；27、滑動(dòng)框一 ；28、滾珠；29、滑動(dòng)框二 ；30、試樣；31、下剪切盒；32、固定螺栓；33、排水孔；34、調(diào)節(jié)螺栓；35、鋼珠；36、水平位移計(jì)；37、位移計(jì)底座。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1:
為了測定拉剪區(qū)土體的抗剪強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)軸向加載為拉力的直剪試驗(yàn)，本實(shí)施例提供了一種如圖1、圖2、圖3和圖4所示的應(yīng)變控制式拉剪直剪儀，包括底座I和固定在底座I上的支架19，所述底座I上從左到右依次固定安裝有推動(dòng)座2、滑動(dòng)框二 29、量力環(huán)軸承24、量力環(huán)部件25和鎖緊螺母26 ;所述推動(dòng)座2 —側(cè)的支座上固定安裝有變速箱12，所述推動(dòng)座2 —側(cè)安有手輪3，在推動(dòng)座2和變速箱12之間固定安裝有一個(gè)插銷架13，推動(dòng)座2上端安裝有一個(gè)插銷一 11，所述滑動(dòng)框二 29上表面軸心處安裝有下剪切盒31，所述推動(dòng)座2的推動(dòng)座前端14與下剪切盒31接觸，所述下剪切盒31上設(shè)置有上剪切盒23，所述上剪切盒23與下剪切盒31形成容納試樣30的整體剪切盒，所述上剪切盒23前端設(shè)置有前端鋼珠35，所述前端鋼珠35與量力環(huán)軸承24接觸，所述量力環(huán)軸承24的一側(cè)固定有位移計(jì)底座37，所述位移計(jì)底座37上固定安裝有水平位移計(jì)36。
[0033]所述支架19中間固定安裝有兩個(gè)橫梁20，兩個(gè)橫梁20安裝在相同的高度且兩者之間有間隔，所述兩個(gè)橫梁20上通過螺栓7安裝氣壓室16，所述氣壓室16里設(shè)置有活塞18，所述活塞18下端中心處連接傳力桿17，所述傳力桿17從氣壓室16的氣壓室底座8與兩個(gè)橫梁20中間的間隔中心穿過，所述傳力桿17下端開有圓孔，所述上剪切盒23上端通過插銷二 22固定連接有連接座21，所述連接座21內(nèi)底面與試樣30固定連接，所述連接座21上端設(shè)置有圓孔，所述傳力桿17通過螺桿9與連接座21連接，所述傳力桿17的圓孔與連接座21的圓孔對(duì)中，所述連接座21上表面安裝有垂直位移計(jì)10。
[0034]所述氣壓室6 —側(cè)下部開有進(jìn)氣口 4，所述橫梁20上固定安裝有氣壓控制調(diào)節(jié)裝置15，所述氣壓控制調(diào)節(jié)裝置15 —端與進(jìn)氣口 4連接，另一端與實(shí)驗(yàn)室氣壓源相連通。
[0035]本發(fā)明的軸向加載為拉力的直剪試驗(yàn)過程如下:采用氣壓傳遞力模式，氣壓控制調(diào)節(jié)裝置15—端與實(shí)驗(yàn)室氣壓源相連通，另一端與氣壓室6—側(cè)的進(jìn)氣口 4連