基于电磁力的流变直剪试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的基于电磁力的流变直剪试验装置，包括利用电磁力对土样施加切向力或对土样施加轴向力和切向力的电磁力加载系统。本发明专利技术通过电磁力加载系统对土样施压，本质上是利用了电磁铁原理，将电磁铁之间产生的电磁力通过一定方式施加于土样上对土样进行流变直剪试验，通过这种方式对土样施加的力可控可调，加载稳定；本发明专利技术能够准确试验获得土样发生剪切形变的临界点时所受到的剪切力值，并且可以精确测得土样受力与剪切位移之间的关系，有助于深入研究土样的流变性质及其规律，有效地提高了试验的可操作性和试验数据的准确性，在土样流变直剪试验方面具有广阔的应用前景。本装置体积小，成本低，适合普遍应用。

A rheological direct shear test device based on electromagnetic force

The invention provides a rheological direct shear test device based on electromagnetic force, comprising an electromagnetic force loading system utilizing electromagnetic force to exert tangential force on soil sample or applying axial force and tangential force to soil sample. The present invention by the electromagnetic force loading system of the soil pressure, the essence is the use of the electromagnet principle, the electromagnetic force generated between the electromagnet through a certain way applied to the soil on the rheology of soil direct shear test, controllable force imposed on the soil sample in this way is adjustable, stable loading; the invention can be critical accurate test of soil shear deformation of the shear force by value, and can accurately measure the soil sample relation between the force and shear displacement, rheological properties contribute to the research of soil and its law, effectively improve the accuracy of test operation and test data, with applications broad prospects in soil rheological shear test on. The utility model has the advantages of small size and low cost, and is suitable for universal use.

【技术实现步骤摘要】
基于电磁力的流变直剪试验装置
本专利技术涉及一种流变直剪试验装置，具体涉及一种基于电磁力的流变直剪试验装置。
技术介绍
岩土材料在外力及工程环境影响下，大多出现与时间相关的力学行为，若同时受到应力场、温度场或渗流场的变化，或者彼此之间相互影响，会导致土样流变形变路径的变化和变形加速，最终发生工程灾害，例如泥石流、滑坡和塌方等，给人类的生产和生活带来很大的危害，因此，深入研究岩土材料的流变性质及其规律，一直是岩土力学领域一项十分重要的工程应用研究内容，而目前土样的流变直剪试验中，所用到的流变直剪试验仪存在体积过大、压力加载值较为固定、加压时外界影响因素较多等缺点，直接影响流变直剪实验结果的准确性。现有的申请号为“201110321240.8”的中国专利公开了一种智能土工剪切流变仪，其通过砝码加载系统实现了双向荷载作用下的流变试验，但采用加载砝码的方式对土样施加剪切力和轴向力，加载后整个系统会发生晃动，影响土样流变直剪的力学特性；而且当前所使用的砝码均按照一定的标准进行制造且砝码本身存在一定误差，所以无法通过加载砝码得到土样发生剪切形变的临界点时所需的精确的剪切力值。因此，需要设计一种压力可控可调，加载稳定，可获得精确的试验数据的土样流变直剪试验装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种体积小，压力可控可调，加载稳定，能有效地提高试验的可操作性和试验数据的准确性的基于电磁力的流变直剪试验装置。本专利技术提供的基于电磁力的流变直剪试验装置，包括利用电磁力对土样施加切向力或对土样施加轴向力和切向力的电磁力加载系统；进一步，所述电磁力加载系统包括设置于土样轴向两端的竖向加载系统和设置于土样轴向两侧的水平加载系统；进一步，还包括用于放置土样进行剪切试验的样品放置装置，所述样品放置装置设置于水平加载系统和竖向加载系统之间；进一步，所述竖向加载系统包括水平设置于样品放置装置轴向两端的顶部电磁铁和底部电磁铁；所述水平加载系统包括竖直设置于样品放置装置轴向两侧的切向电磁铁Ⅰ和切向电磁铁Ⅱ；进一步，所述样品放置装置为剪切盒，所述剪切盒由固定设置的下剪切盒和可水平移动的上剪切盒对齐相连组成；进一步，所述下剪切盒设置有用于安装土样下部的圆形盲孔，所述上剪切盒设置有与圆形盲孔相配合用于安装土样上部的圆形通孔；进一步，所述底部电磁铁固定安装于下剪切盒底部，所述顶部电磁铁以可沿圆形通孔上下移动的方式设置于上剪切盒顶部，所述底部电磁铁的尺寸大于顶部电磁铁的尺寸；进一步，所述水平加载系统还包括用于固定安装切向电磁铁Ⅰ的安装板Ⅰ和用于固定安装切向电磁铁Ⅱ的安装板Ⅱ；所述安装板Ⅰ与安装板Ⅱ分别设置于剪切盒轴向两侧，并且安装板Ⅰ固定连接于上剪切盒上；进一步，还包括变形测量仪，所述变形测量仪通过测试上剪切盒的水平位移获取土样的剪切位移；进一步，还包括有用于渗透排水的透水石；所述透水石为两块，分别设置于土样轴向两端，具体为一块设置于样品放置装置与土样底部之间，一块设置于土样顶部与顶部电磁铁之间。本专利技术的有益效果：本专利技术的基于电磁力的流变直剪试验装置，通过电磁力加载系统对土样施压，本质上是利用了电磁铁原理，将电磁铁之间产生的电磁力通过一定方式施加于土样上对土样进行流变直剪试验，通过这种方式对土样施加的力可控可调，加载稳定；通过标定找到电磁铁中电流与电磁力之间的变化规律，然后通过改变电流的大小来控制电磁力的大小，从而对土样施加指定压力，这种方式改变了现有的流变直剪仪只能施加固定压力的缺点，施加的压力可控可调。本专利技术利用电磁力加载系统对土样施加切向力或对土样施加轴向和切向力，通过改变电流来控制电磁力大小，可以持续缓慢地对土样施加切向力，最终能够准确试验获得土样发生剪切形变的临界点时所受到的剪切力值，并且可以精确测得土样受力与剪切位移之间的关系，进而获得土样在不同轴向压力下的抗剪强度；根据工程实际和土的软硬程度施加各级轴向压力，以测得相应的土的抗剪强度，有助于深入研究土样的流变性质及其规律。本专利技术解决了现有的利用重力加载系统对土样施加切向力无法准确获取土样剪切形变临界点时剪切力大小的问题，有效地提高了试验的可操作性和试验数据的准确性，在土样流变直剪试验方面具有广阔的应用前景。本装置体积小，成本低，适合普遍应用。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1是本专利技术的基于电磁力的流变直剪试验装置原理示意图的正视图。图2是本专利技术的基于电磁力的流变直剪试验装置原理示意图的俯视图。图中：1、基板；2、底部电磁铁；3、下剪切盒；4、上剪切盒；5、顶部电磁铁；6、透水石；7、土样；8、安装板Ⅰ；9、安装板Ⅱ；10、切向电磁铁Ⅰ；11、切向电磁铁Ⅱ；12、百分表。具体实施方式图1是本专利技术的基于电磁力的流变直剪试验装置原理示意图的正视图，图2是本专利技术的基于电磁力的流变直剪试验装置原理示意图的俯视图。如图所示：本实施例的基于电磁力的流变直剪试验装置，包括利用电磁力对土样7施加切向力或对土样施加轴向力和切向力的电磁力加载系统；本处所述切向指土样将发生剪切的方向，切向力即剪切力。通过电磁力加载系统对土样施压，本质上是利用了电磁铁原理，将电磁铁之间产生的电磁力通过一定方式施加于土样上对土样进行流变直剪试验，通过这种方式对土样施加的力可控可调，加载稳定；此处所述的电磁铁原理具体指电磁铁之间会产生电磁力，所述电磁力为吸引力或排斥力；具体操作时，通过标定找到电磁铁中电流与电磁力之间的变化规律，然后通过改变电流的大小来控制电磁力的大小，从而对土样施加指定压力，这种方式改变了现有的流变直剪仪只能施加固定压力的缺点，施加的压力可控可调。本专利技术利用电磁力加载系统对土样施加切向力或对土样施加轴向和切向力，具体包括两种情况，其中一种情况为轴向力和切向力均通过电磁力加载系统施加，另一种情况为切向力通过电磁力加载系统施加，而轴向力通过重力加载系统或其他力的加载系统施加；这两种情况均可通过改变电流来控制电磁力大小，持续缓慢地对土样施加切向力，最终能够准确试验获得土样发生剪切形变的临界点时所受到的剪切力值，并且可以精确测得土样受力与剪切位移之间的关系，进而获得土样在不同轴向压力下的抗剪强度；根据工程实际和土的软硬程度施加各级轴向压力，以测得相应的土的抗剪强度，有助于深入研究土样的流变性质及其规律。通过电磁力加载系统对土样施加轴向力是利用电磁铁间吸引力的原理，而通过电磁力加载系统对土样施加切向力利用电磁铁间吸引力的原理或电磁铁间排斥力的原理均可。本专利技术解决了现有的利用重力加载系统对土样施加切向力无法准确获取土样剪切形变临界点时剪切力大小的问题，有效地提高了试验的可操作性和试验数据的准确性，在土样流变直剪试验方面具有广阔的应用前景。本实施例中，所述电磁力加载系统包括设置于土样7轴向两端的竖向加载系统和设置于土样7轴向两侧的水平加载系统；本处土样轴向两端和轴向两侧具体指，将土样竖直放置时，土样上下两端为土样轴向两端，土样左右两侧为土样轴向两侧。通过水平加载系统对土样施加切向力和通过竖向加载系统对土样施加轴向力，所施加的轴向力和切向力均可调可控，加载稳定，能够获得准确试验数据，有助于更好的研究土样的流变性质及其规律。本实施例中，通过竖向加载系统对土样施加轴向力和通过水平加载系统对土样施加切向力均是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：包括利用电磁力对土样施加切向力或对土样施加轴向力和切向力的电磁力加载系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：包括利用电磁力对土样施加切向力或对土样施加轴向力和切向力的电磁力加载系统。2.根据权利要求1所述的基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：所述电磁力加载系统包括设置于土样轴向两端的竖向加载系统和设置于土样轴向两侧的水平加载系统。3.根据权利要求2所述的基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：还包括用于放置土样进行剪切试验的样品放置装置，所述样品放置装置设置于水平加载系统和竖向加载系统之间。4.根据权利要求3所述的基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：所述竖向加载系统包括水平设置于样品放置装置轴向两端的顶部电磁铁和底部电磁铁；所述水平加载系统包括竖直设置于样品放置装置轴向两侧的切向电磁铁Ⅰ和切向电磁铁Ⅱ。5.根据权利要求4所述的基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：所述样品放置装置为剪切盒，所述剪切盒由固定设置的下剪切盒和可水平移动的上剪切盒对齐相连组成。6.根据权利要求5所述的基于电磁力的流变直剪试验装置，其特征在于：所述下剪切盒设...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，刘东燕，黄天柱，刘洋，黄林青，晏致涛，赵宝云，董倩，李子运，陈超，蒋斌，张弛，许年春，冯桥木，吴同情，况龙川，董秀坤，王思长，王丽萍，彭燕，吕庆江，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50