[发明专利]一种测试土体强度的剪切装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试土体强度的剪切装置。

背景技术

目前，测试土体剪切强度常用的仪器有直剪仪和单剪仪，常见的直剪仪和单剪仪分别如图1和图2所示。

如图1所示，采用直剪装置进行土体剪切强度试验时，试样置于上下剪切盒内，固定上剪切盒，通过下剪切盒形成剪切。直剪装置虽然结构简单、操作方便，但是存在以下一些缺陷：①首先，直剪试验中上剪切盒内的土体被认为沿剪切面方向是没有剪切变形的，只在剪切面上容许剪切变形。严格上讲，土体的剪切面不是一个平面，而是一个具有一定厚度的剪切带，因此，其与实际情况不完全符合，如图1所示；②再者，发生剪切变形后，上剪切盒内土体应力状态比较复杂，靠近剪切方向的上剪切盒后侧壁处土体挤压明显，而前侧壁处土体发生松动，从而导致剪切面应力和应变分布都不均匀，试验结果精度降低；③此外，对于粗粒土而言，由于其颗粒较大，剪切面上呈现凹凸不平，剪切时块体的剪切强度往往被视为粗粒土的剪切强度，从而经常出现强度偏高，与实际情况相去甚远，对工程安全不利。

如图2所示，采用单剪装置进行试验时，试样置于下剪切盒与若干重叠放置的剪切叠环内，保持试样顶部的加压盖板固定不动，通过移动下剪切盒形成剪切。单剪装置的一个显著优点是它允许剪切面以上一定范围内的土体发生剪切变形，如图2所示，剪切面的应力状态比直剪装置有所改善。但是，单剪装置也存在一个明显的缺陷，当剪切变形发生后，从剪切面以上到试样顶部，整个土体都不同程度的发生剪切，形成了一个从剪切面一直贯穿到土体顶部的剪切体，这样一来使得剪切面以上整个土体都被视为剪切带。而实际当中，对于滑体而言，只是在土体内部某一深度处形成一个剪切面(带)，剪切面(带)以上的土体是没有剪切变形的。因此，单剪装置与实际情况也不完全相符。

发明内容

针对直剪装置或单剪装置因人为确定剪切面所带来的准确性问题，本发明旨在提供一种测试土体强度的剪切装置，该剪切装置可消除目前剪切试验中所采用的直剪装置以及单剪装置技术上的缺点，保证试验结果的真实性和准确性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种测试土体强度的剪切装置，包括上剪切盒和下剪切盒，其结构特点是，所述下剪切盒和通过反力支架固定连接在反力板上的上剪切盒之间设有剪切滑动部，所述下剪切盒上设有剪切时约束上剪切盒的约束部件；所述剪切滑动部包括带槽轨条和部分置于带槽轨条的轨条内槽内的多片剪切叠环；所述上剪切盒、下剪切盒和剪切叠环均具有用于放置试样的填料筒。

以下是对本发明进一步改进的技术方案：

根据本发明的实施例，所述约束上剪切盒的约束部件为设置在下剪切盒两侧上端的挡板。更进一步地，所述带槽轨条通过轨肩连接在下剪切盒的挡板上。

为了减小下剪切盒与带槽轨条之间的摩擦力，所述下剪切盒与带槽轨条之间设有滚珠，优选为钢珠。

在本发明中，所述带槽轨条优选包括两根，两根带槽轨条的轨条内槽相对设置；每片所述剪切叠环均具有叠环榫头，置于轨条内槽内的各叠环榫头可在轨条内槽内自由移动，各叠环榫头的高度之和不超过带槽轨条的内槽高度。

所述上剪切盒、下剪切盒和剪切叠环的填料筒内径一致。

所述上剪切盒的填料筒贯穿上剪切盒的上下表面；所述下剪切盒填料筒的下盒填料筒底面高于下剪切盒底面。

为了减小上剪切盒与下剪切盒之间的摩擦力，所述挡板靠近上剪切盒一侧设置有多个用于放置滚珠的球形圆孔，球形圆孔内放置滚珠。

作为一种具体的结构形式，所述剪切叠环包括位于上部的顶部剪切叠环、位于中间部位的中间剪切叠环和位于底部的底部剪切叠环，当然根据试验需要，剪切叠环可以为四片或者更多。

上述带槽轨条的高度为：对于粘性土测试，其高度一般可取1-2cm；对于粗粒土测试，其高度为粗粒土最大颗粒粒径的0.5-1倍。