粗颗粒土直剪试验设备制造技术

本实用新型专利技术涉及土力学试验设备，特别是涉及粗颗粒土直剪试验设备，加载系统包括水平加载系统、垂直加载系统；水平加载系统通过水平加荷固定装置固定在反力钢架上；垂直加载系统通过法向加荷固定装置固定在反力钢架上；剪切筒包括上筒和下筒，上筒和下筒之间安装有开缝装置，上筒顶部有传压板，上筒通过上剪切筒固定装置固定在反力钢架上，传压板位于垂直加载系统下方；下筒的底部加工有排水孔，下筒侧壁上安装有传力环，传力环位置与水平加载系统相对；下筒底部放置在滑动装置上。本实用新型专利技术结构设计合理，技术先进，测试精度高，省时、省工、省力，适合于最大粒径≤30mm的粗颗粒土剪切试验，适合于冻融条件下最大粒径≤30mm的粗颗粒土剪切试验。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及土力学试验设备，特别是涉及冻融条件下粗颗粒土直剪试验设备。
技术介绍
在水利、交通、国防及土建工程中各类土的力学特性，特别是土的抗压、抗剪强度参数均为工程设计的必要依据。对于冻融条件下大粒径碎、卵石土，常规直接剪切仪不能满足其抗剪强度参数的测定，此外，现有的大型直剪仪也不适合冻融条件下粗颗粒土的剪切试验。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种测试精度高、省时、省工、省力，操控简单、测试及记录工作方便的并适合于冻融条件下粗颗粒土直剪的试验设备。本技术的技术方案为：粗颗粒土直剪试验设备，包括反力钢架、固定系统、加载系统、剪切筒、滑动装置、开缝装置和量测系统；固定系统包括上剪切筒固定装置、水平加荷固定装置和法向加荷固定装置；加载系统包括水平加载系统、垂直加载系统；水平加载系统通过水平加荷固定装置固定在反力钢架上；垂直加载系统通过法向加荷固定装置固定在反力钢架上；剪切筒包括上筒和下筒，上筒和下筒之间安装有开缝装置，上筒顶部有传压板，上筒通过上剪切筒固定装置固定在反力钢架上，传压板位于垂直加载系统下方；下筒的底部加工有排水孔，下筒侧壁上安装有传力环，传力环位置与水平加载系统相对；下筒底部放置在滑动装置上。所述的滑动装置包括多根平行的辊，辊安装在滑槽内。所述的开缝装置包括两块开有半圆槽的板组成，两个半圆槽合拢形成一个完整的圆孔；圆孔直径与剪切筒内径相同。量测系统包括四个百分表组成，两个百分表对称安装在承压板上，另外两个对称安装在下筒上。本技术结构设计合理，技术先进，测试精度高，可双人操作，省时、省工、省力，适合于最大粒径≤30mm的粗颗粒土剪切试验，尤其适合最大粒径≤30mm的冻融条件下粗颗粒土剪切试验。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式结合附图说明本技术的具体实施方式。如图1所示，粗颗粒土直剪试验设备，包括反力钢架1、固定系统、加载系统、剪切筒、滑动装置、开缝装置12和量测系统；固定系统包括上剪切筒固定装置4、水平加荷固定装置3和法向加荷固定装置2；加载系统包括水平加载系统6、垂直加载系统5；水平加载系统6通过水平加荷固定装置3固定在反力钢架1上；垂直加载系统5通过法向加荷固定装置2固定在反力钢架1上；剪切筒包括上筒7和下筒8，上筒7和下筒8之间安装有开缝装置12，上筒7顶部有传压板11，上筒7通过上剪切筒固定装置4固定在反力钢架1上，传压板11位于垂直加载系统5下方；下筒8的底部加工有排水孔13，下筒8侧壁上安装有传力环14，传力环14位置与水平加载系统6相对；下筒8底部放置在滑动装置上。所述的滑动装置包括多根平行的辊10，辊10安装在滑槽9内；所述的开缝装置12包括两块开有半圆槽的板组成，两个半圆槽合拢形成一个完整的圆孔；圆孔直径与剪切筒内径相同；量测系统包括四个百分表组成，两个百分表对称安装在承压板11上，另外两个对称安装在下筒8上。反力钢架1采用普工20a，截面高度H＝200mm，截面宽度B＝100mm，翼缘厚度tf＝11.4mm，腹板厚度tw＝7mm，截面面积A＝3555mm2，惯性矩Ix＝23690000mm4，惯性矩Iy＝1579000mm4，截面模量Wx＝236900mm3，工字钢之间采用粗牙螺栓进行联结，螺栓直径为22mm，螺帽采用M22，经计算，当法向荷载加到200kPa时，反力钢架1刚度完全满足试验要求。剪切试验中，为了让上筒7保持固定，下筒8在水平荷载下向左滑移产生剪切。上剪切筒固定装置4加工方法为，在两块厚度为20mm的厚钢板上打四个左右上下对称的孔，板的长度为450mm，宽为120mm，孔的直径为22mm，其中一块板的中央位置再焊接一块右端开了圆弧形槽的板，其中圆弧的直径为30cm，刚好能与上筒7外壁紧紧贴着。使用时，将这两块板放置同一水平高度，然后分别置于试验钢架上竖向槽钢的两端，通过螺栓将其固定，然后再把装了样的剪切筒的上筒7壁紧贴着有圆弧形槽的板，即可保证上筒7不再水平上左右移动，从而就解决了剪切筒上筒完全固定的问题。法向加荷固定装置2安装在剪切筒的正上方，目的是为了在竖向加压时提供一个竖向反力作用在剪切筒上，使得土体受到竖向荷载。在剪切筒上方的槽钢的上部和下部分别放置厚钢板，上部的钢板厚20mm，下部的两块钢板厚度各10mm，钢板的规格都为长×宽＝350mm×250mm。然后在每块钢板上打四个上下左右对称的通孔，通孔的直径是12mm。用螺栓将这三块板栓紧栓牢，此为法向加荷固定装置。加载系统包括水平加载系统6、垂直加载系统5。水平加载系统6由分离式液压千斤顶，量程10t，行程10cm，手动泵，油压表量程25MPa，精度0.01MPa，以及用来传力的传力环14；垂直加载系统5由分离式液压千斤顶，量程10t，行程10cm，手动泵，油压表量程25MPa，精度0.01MPa，以及传压板11组成。剪切筒由两个圆状筒组成，为上筒7和下筒8，其中下筒8的底部加工有排水孔13，且下端焊接了一块大小为380mm×10mm的圆钢板，380mm为圆钢板的直径，10mm为圆钢板的厚度。上筒7和下筒8每个筒的高度为100mm，内径是300mm，外径是320mm，剪切筒厚度为10mm。排水孔13为半圆形，直径为5mm，均匀分布在下筒8的底部，共六个。滑动装置是由一个辊10形成的滚排以及放置滚排的滑槽9两部分组成，滚排的尺寸为：长×宽×高＝390mm×360mm×25mm。滚排的滚动系统采用滚轴作为材料，共计11根辊，滚轴的规格为：长度390mm，直径25mm。把这些滚轴按照2mm的空隙等间距的排列安装在已经加工好的框架之中，滚排放置在滑槽中，滑槽的规格为：长×宽＝800mm×410mm。槽的深度为10mm，未开槽部分厚度为20mm。开缝装置12规格为：长×宽＝500mm×400mm，以这钢板的中心位置为圆心，环切出一个直径为300mm的圆板。将空心圆钢板沿宽度方向剖分为二，且两部分呈对称关系，完成后的两部分即为开缝装置。制样时，将开缝装置12上的通孔对准上筒7、下筒8的通孔，然后通过螺栓三者固定在一起；在剪切实验开始前，取下螺栓，然后往缝的两端分别拉出两个半圆槽的板，这样就保证了在剪切实验时，有明显的剪切面产生。通常要在开缝装置12上抹上黄油，从而极大减少与筒体的摩擦，方便更加轻松的取下开缝装置12，也能极大减小因取开缝装置12而对试验结果产生的影响。开缝装置12分别采用了1.5mm、2.5mm、5mm、8mm厚的板依次对应5mm、10mm、20mm、30mm粒径的土样。量测系统包括测读变形的百分表及固定百分表的磁性基座。百分表的量程为50mm，精度为0.01mm，其中放置在传压板11上的两个百分表是用来读取竖向位移数值的，置于下筒8上的两个百分表用于读取横向位移数值。读取竖直位移的两个百分表处于对称位置，同理，读取横向位移的两个百分表应该同样处于对称位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
粗颗粒土直剪试验设备，其特征在于，包括反力钢架(1)、固定系统、加载系统、剪切筒、滑动装置、开缝装置(12)和量测系统；固定系统包括上剪切筒固定装置(4)、水平加荷固定装置(3)和法向加荷固定装置(2)；加载系统包括水平加载系统(6)、垂直加载系统(5)；水平加载系统(6)通过水平加荷固定装置(3)固定在反力钢架(1)上；垂直加载系统(5)通过法向加荷固定装置(2)固定在反力钢架(1)上；剪切筒包括上筒(7)和下筒(8)，上筒(7)和下筒(8)之间安装有开缝装置(12)，上筒(7)顶部有传压板(11)，上筒(7)通过上剪切筒固定装置(4)固定在反力钢架(1)上，传压板(11)位于垂直加载系统(5)下方；下筒(8)的底部加工有排水孔(13)，下筒(8)侧壁上安装有传力环(14)，传力环(14)位置与水平加载系统(6)相对；下筒(8)底部放置在滑动装置上；量测系统包括四个百分表组成，两个百分表对称安装在承压板(11)上，另外两个对称安装在下筒(8)上。

【技术特征摘要】
1.粗颗粒土直剪试验设备，其特征在于，包括反力钢架(1)、固定系统、加载系统、剪切筒、滑动装置、开缝装置(12)和量测系统；固定系统包括上剪切筒固定装置(4)、水平加荷固定装置(3)和法向加荷固定装置(2)；加载系统包括水平加载系统(6)、垂直加载系统(5)；水平加载系统(6)通过水平加荷固定装置(3)固定在反力钢架(1)上；垂直加载系统(5)通过法向加荷固定装置(2)固定在反力钢架(1)上；剪切筒包括上筒(7)和下筒(8)，上筒(7)和下筒(8)之间安装有开缝装置(12)，上筒(7)顶部有传压板(11)，上筒(7)通过上剪切筒固定装置(4)固定在反力钢架(1)上，传压板(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文，谢强，文江泉，任新红，朱磊，梁树，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51