[实用新型]用于大型直接剪切试验的滚动摩擦剪切盒

说明书

技术领域

本实用新型涉及土体抗剪强度测试试验技术领域，具体是一种能够减小土体室内直接剪切试验中剪切盒间摩擦的装置。

背景技术

直接剪切试验是在室内测试土体抗剪强度指标的主要试验方法之一，适用于测试绝大多数土体的抗剪强度指标。大型直接剪切试验通常用于测试粗粒土体的抗剪强度指标，试样常为圆柱体或长方体，剪切破坏面常为圆形或正方形。剪切盒几何尺寸大，自重也大。在剪切试验中，上、下剪切盒在水平推力的作用下发生相对位移，使剪切盒内试样承受水平剪切荷载直至沿上、下剪切盒分界面被剪切破坏。

上、下剪切盒的相对位移方式通常有两种，一是上剪切盒固定，下剪切盒被推动；二是下剪切盒固定，上剪切盒被推动。无论采用哪种方式，上、下剪切盒之间都存在一定的摩擦作用，由于上下剪切盒之间是相互接触的，因此属于滑动摩擦。这种滑动摩擦将使得试验中施加于剪切盒的水平推力比试样剪切破坏所需要的水平推力大，且在试验过程中，剪切盒之间的接触面积在不断变化，因此这种滑动摩擦力的大小难以测量。

综上所述，上、下剪切盒之间的滑动摩擦将对土体直剪试验过程产生难以测量的影响。对于中小型直接剪切试验，剪切盒的几何尺寸和自重小，剪切盒间界面经光滑处理后，盒间的摩擦作用对试验结果的影响较小。但是，对于大型直接剪切试验，剪切盒几何尺寸和自重大，上、下剪切盒间的摩擦力也大，如果不考虑盒间摩擦作用，必然会对试验结果造成较大的影响，降低抗剪强度指标测量的精确度。因此，需要一种在大型直接剪切试验中消除盒间摩擦力的技术方案。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种减小或消除大型直接剪切试验剪切盒摩擦的装置。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的， 一种用于大型直接剪切试验的滚动摩擦剪切盒，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒。所述下剪切盒的上表面具有两条横截面为半圆形的摩擦槽Ⅰ，所述摩擦槽Ⅰ内放置若干钢珠。所述上剪切盒的下表面具有两条横截面为半圆形的摩擦槽Ⅱ，所述上剪切盒安放在下剪切盒上时，所述摩擦槽Ⅱ扣合在钢珠上方。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，将上、下剪切盒间的滑动摩擦变为滚动摩擦，可以显著地减小摩擦作用，而滚动摩擦的大小又可以通过试验进行标定，最终消除了剪切盒摩擦对试验结果的影响。

附图说明

本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中垂直于摩擦槽开槽方向的剖视图；

图3为图1中平行于摩擦槽开槽方向的剖视图；

图4为图3中L部分的局部放大图。

图中：1-上剪切盒，2-下剪切盒，3-摩擦槽Ⅰ，5-摩擦槽Ⅱ，7-钢珠。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型范围内。

参见附图：图中一种用于大型直接剪切试验的滚动摩擦剪切盒，包括相互配合的上剪切盒1和下剪切盒2。所述下剪切盒2的上表面具有两条横截面为半圆形的摩擦槽Ⅰ3，所述摩擦槽Ⅰ3内放置若干钢珠7。所述上剪切盒1的下表面具有两条横截面为半圆形的摩擦槽Ⅱ5，所述上剪切盒1安放在下剪切盒2上时，所述摩擦槽Ⅱ5扣合在钢珠7上方。

实施例中，两条所述摩擦槽Ⅰ3相互平行，且对称地分布在所述下剪切盒2上表面中线的两侧；所述摩擦槽Ⅰ3的开槽方向与剪切试验中的水平推力方向相同。

进一步地，所述摩擦槽Ⅰ3和/或摩擦槽Ⅱ5横截面的半径小于或等于所述钢珠7的半径。所述摩擦槽Ⅰ和摩擦槽Ⅱ5的槽内均经过光滑处理。

实施例中，摩擦槽Ⅰ3和摩擦槽Ⅱ5的横截面均为半圆形，且直径相等。试验开始前，先在下剪切盒2的摩擦槽Ⅰ3内放置钢珠7，再将上、下剪切盒对齐并固定，即使得摩擦槽Ⅰ3和摩擦槽Ⅱ5扣合而形成容纳钢珠7的腔体。

作为优选，所述若干个钢珠7等大、光滑，且直径与摩擦槽Ⅰ3或摩擦槽Ⅱ5相同。更好的是，通过选择钢珠7、摩擦槽Ⅰ3和摩擦槽Ⅱ5的几何尺寸，使得装置满足如下要求：a）整个剪切试验中，上、下剪切盒不直接接触，而是通过钢珠7间接接触；b）上、下剪切盒间的净距离为0.01～0.3mm，此为防止试验中试样土粒进入上、下剪切盒之间的空隙，具体数值可根据剪切盒几何尺寸大小调整；c）整个剪切试验中，仅存在钢珠与摩擦槽间的滚动摩擦，无上、下剪切盒之间的滑动摩擦。

待本实用新型的装置组装完成后，需要先进行若干组不装试样的剪切试验，目的是测量滚动摩擦力的大小。在以后的装样试验中，减去已测得的滚动摩擦力，即可获得精确的结果。