[发明专利]可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置

说明书

本发明公开了一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片、钢片抵板以及剪切外壳；所述剪切外壳为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板，所述钢片抵板分别在三个方向固定圆形伸缩钢片，上、下剪切盒通过螺栓固定连接。本发明可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，可解决土体干缩与剪切盒内壁不能贴合的问题，提高了非饱和土体强度测试的精度，设计简便、轻巧，操作方便，一体化性能好，应用广泛。

技术领域

本发明涉及一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，属于岩土工程测量仪器制造技术及测试领域。

背景技术

非饱和土中水流速度很慢，为使土样变形、孔压均匀化，剪切试验中加载速率比饱和土要小得多，试验历时也长得多。与三轴试验相比，非饱和土直剪仪结构简单，操作方便，特别是试样厚度小，试验历时大大缩短，因而可提高试验效率。

在吸力的变化过程中，土体体积变化会非常大，比如膨润土、红黏土等特殊性质的黏土土。以膨润土为类，膨润土具有非常明显的湿胀干缩特性。在进行不同吸力控制下膨润土试样的直剪试验时，土体的干化收缩会与现有的常规剪切盒内壁脱离，影响直剪试验结果的准确性。如果在非饱和大块试样上切成环刀样，如果吸力很高，也即试样含水率较低，强度高，土样易碎、不易切块成型，导致制样失败，试验费时费力。所以非常有必要设计一种可根据土样尺寸方便调节剪切环直径的新式构造剪切盒来解决非饱和土在吸力变化情况下体积变化的问题，从而更加精确的测量非饱和土剪切强度。

另外，目前常规的非饱和土直剪仪的吸力控制范围有限，其吸力控制主要应用轴平移技术，吸力范围取决于陶土板的量程，通常为40kPa-2MPa，所以土样无法在2MPa以上的吸力下进行剪切试验。因此，现有的通过轴平移技术控制吸力的非饱和土直剪仪，已经无法解决高吸力控制的实际工程问题。为了解决这一问题，需要研制新的非饱和土直剪仪。水汽平衡法吸力控制技术是实现高吸力控制的有效途径之一，其基本方法是在干燥器中放置一定浓度的某种化学溶液，则容器内的蒸气压将与之处于平衡，这样容器内的相对湿度将保持不变。土样放置在同一湿度环境中，也将与容器内的蒸气压达到平衡，从而达到吸力控制的目的，吸力量测范围为40kPa-262MPa。

本发明所提出的可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪，可以用来进行常规饱和土、非饱和土的直剪试验研究，可以进行吸力控制下的非饱和土直剪试验，尤其是对于吸力平衡后体积收缩的试样，可根据试样的直径调节剪切环尺寸，进行高吸力下强度测试。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，可在实时条件下量测土体的直径，得到土体在不同状态下的体积变化，解决土体干缩与剪切盒内壁不能贴合的问题，得到不同吸力下土体的直剪强度。该仪器设计简便、轻巧，操作方便，一体性好，应用范围广。

为达到上述发明目的，解决现有技术问题，本发明的构思是：

本装置包括上剪切盒与下剪切盒，上下剪切盒基本相同，分别包括可伸缩钢片、钢片抵板以及剪切外壳三部分。伸缩钢片为弹性强的钢材制作，具有较大的回弹性。钢片抵板成T字形，由长方形钢板，伸缩钢棒，弹簧，螺丝和螺丝卡扣组成。剪切外壳为等边三角形结构，为剪切盒的外壁，其中三个脚点分别为固定螺孔，用来固定上下剪切盒。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片、钢片抵板以及剪切外壳；所述剪切外壳为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板，所述钢片抵板分别在三个方向固定圆形伸缩钢片，上、下剪切盒通过螺栓固定连接。