[发明专利]一种用于大尺寸矩形土工直剪仪的剪切盒缩尺装置

说明书

本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种用于大尺寸矩形土工直剪仪的剪切盒缩尺装置。由体积不可变的上缩尺盒与体积可变的下缩尺盒两部分组成，上缩尺盒包括缩尺盒本体、固定螺丝及固定孔，下缩尺盒包括底板、浮置弹簧、上盖、固定螺丝及固定孔。下缩尺盒通过浮置弹簧连接底板和上盖，形成高度可变的中空矩形合体，上下缩尺盒的长宽相等，高度按土工直剪仪需求设计。将上下缩尺盒分别固定在土工直剪仪的上下剪切盒中，从而在不用改装大尺寸矩形土工直剪仪装置条件下，通过缩小剪切盒尺寸，增大试验应力水平，实现在土工直剪试验中对仪器测试能力的增强与拓展。

技术领域

本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种用于大尺寸矩形土工直剪仪的剪切盒缩尺装置。

背景技术

在土木工程和岩土工程的科研与实践中，土工直剪试验是测试土壤物理力学特性的重要试验手段，为各大科研院校、工程勘察设计单位、施工单位所普遍采用。传统的土工直剪试验需要使用土工直剪仪进行包括慢速剪切、快速剪切等不同类型的实验，为了获得更有代表性的实验数据，目前很多科研单位、勘察设计单位、施工单位普遍配备了大尺寸矩形土工直剪仪，这种大尺寸矩形土工直剪仪一般配备长方形的剪切盒，剪切盒包括上剪切盒与下剪切盒两部分，剪切盒之间形成剪切面。直剪试验首先需要在剪切盒竖向施加一个正压力，正压力的最大值取决于的直剪仪所能施加的最大力；正压力施加目的完成后，在直剪仪水平作动装置的驱动下，上下剪切盒发生相对位移，剪切盒内土体发生变形与破坏，通过对整个剪切过程中变形与受力情况的测量，可以获得土体材料的剪切力学特性，从而确定测试土体的工程参数。然而，受限于很多仪器的荷载施加能力有限，往往不能测试高正应力条件下的土体剪切特性，此时可以考虑缩小剪切盒尺寸，在竖向力和水平力条件不变的条件下，获得较高的正应力与切应力，从而实现试验目的。然而在竖向力和水平力的施加过程中，剪切盒内土体的厚度发生变化，目前亟需能够实现填充剪切盒内部空间同时能够实现剪切过程中体积变小的剪切盒缩尺装置，以使这方面的实验工作顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大尺寸土工剪切仪剪切盒缩尺装置。

本发明提出的大尺寸土工剪切仪剪切盒缩尺装置，由体积不可变的上缩尺盒与体积可变的下缩尺盒两部分组成，其中：

上缩尺盒4为长方体结构，开口向上，底板下表面水平，其两侧开有上缩尺盒固定孔8；上缩尺盒4尺寸依据安放的大尺寸土体剪切仪的剪切盒尺寸确定，上缩尺盒4的长度应与剪切盒宽度相等，上缩尺盒4的厚度应与大尺寸土工剪切仪的上剪切盒深度相等；

下缩尺盒由下缩尺盒底板1、浮置弹簧2、下缩尺盒上盖3、下缩尺盒固定螺丝5和下缩尺盒固定孔7组成，下缩尺盒底板1为U形构件，开口向上，底板上表面开有两个圆形凹槽，浮置弹簧2固定于所述圆形凹槽中，下缩尺盒1上表面两端还开有两个下缩尺盒固定孔7，下缩尺盒固定螺丝5穿过下缩尺盒固定孔7可牢固固定在大尺寸剪切仪的下剪切盒的底板上，下缩尺盒盖板3为U形构件，开口向下，竖向两壁尺寸与下缩尺盒底板1两壁尺寸匹配，下缩尺盒底板1的两壁正好能包住下缩尺盒盖板3的两壁，形成中空的构件形式，浮置弹簧2上下两端分别与下缩尺盒盖板3下表面与下缩尺盒底板1上表面接触，使整个下缩尺盒为一个在竖向厚度可变，在纵向厚度固定的刚性构件；下缩尺盒的尺寸依据安放的大尺寸土体剪切仪的剪切盒尺寸确定，下缩尺盒的长度应与下剪切盒的宽度相等，下缩尺盒整体的厚度可变，最大厚度与最小厚度均取决于大尺寸土工直剪仪下剪切盒的最大深度与最小深度；

具有上缩尺盒的大尺寸土体剪切仪的剪切盒放置于具有下缩尺盒的大尺寸土体剪切仪的剪切盒上方，形成缩尺后的剪切盒体系。

本发明中，下缩尺盒的尺寸依据安放的大尺寸土体剪切仪的剪切盒尺寸确定，下缩尺盒的长度应与下剪切盒的宽度相等，下缩尺盒整体的厚度可变，最大厚度与最小厚度均取决于大尺寸土工直剪仪下剪切盒的最大深度与最小深度。

本发明中，所述上缩尺盒4为钢制凹槽形构件。

本发明中，所述下缩尺盒底板1为钢制U形构件。