本实用新型专利技术公开了一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置，包括环形剪切机构，所述环形剪切机构包括底板，底板上安装有固定锚杆和驱动机构，底板中部设有开孔，开孔内穿过有剪切盖板，剪切盖板的下表面周向凸出设置有肋条；驱动机构用于驱动剪切盖板进行环形剪切试验；还包括反力施加机构，其用于对剪切盖板施加推力。本实用新型专利技术装置的结构简单，安装便捷，能够将原本只能在室内进行的试验移动至室外进行，在保持土体样品原状结构与力学性质的条件下，开展原位土体环形剪切试验，获取更加准确的土体大位移剪切过程中的工程性质参数。确的土体大位移剪切过程中的工程性质参数。确的土体大位移剪切过程中的工程性质参数。
【技术实现步骤摘要】
一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置
[0001]本技术涉及土力学测试领域，尤其涉及一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置。
技术介绍
[0002]土体的抗剪强度反映土体受力条件抵抗变形破坏的能力，是岩土工程及土力学领域主要分析和设计参数。
[0003]土抗剪强度的测试方法包括环剪试验，其可测量土体在大剪切位移条件下的工程力学性质，现有土体环剪试验仪器的基本原理是将土体样品制作成具有一定厚度的环形，并将样品装进上下两个剪切环内，通过固定上剪切环，同时以一定的速度或扭矩转动下剪切环，使土体上下两部分跟随上下两个剪切环产生相对转动。通过改变上下剪切环之间的垂直压力、相对旋转速度或剪切扭矩开展试验，即可测试土体样品在大位移条件下的工程力学性质，如峰值强度、残余强度、应力
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应变曲线，以及蠕变性质等。
[0004]目前，实际工程与科学研究中所使用的环剪仪均为室内试验仪器，需要将土体样品从原位取出，并送回实验室进行测试。然而，土体样品从原位取出后，脱离了原始环境，会造成土体结构与应力状态改变，从而造成土体样品的工程性质发生了变化。因此，通过室内土体环剪试验无法准确获得原位土体的实际工程力学性质。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中土体环剪切试验仅能在实验室中进行，无法准确获得原位土体的实际工程力学性质的问题，本技术提供一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置。
[0006]一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置，包括环形剪切机构，所述环形剪切机构包括底板，所述底板上安装有固定锚杆和驱动机构，所述底板中部设有开孔，所述开孔内穿过有剪切盖板，所述剪切盖板的下表面周向凸出设置有肋条；所述驱动机构用于驱动所述剪切盖板进行环形剪切试验；还包括所述反力施加机构，其用于对所述剪切盖板施加推力。
[0007]进一步地，所述驱动机构通过齿轮组连接所述剪切盖板，所述齿轮组与所述剪切盖板的外缘啮合。
[0008]进一步的，所述反力施加机构包括反力锚杆和套设于所述反力锚杆上的中空千斤顶，所述反力锚杆穿过所述中空千斤顶的一端螺纹固定有锚头，用以限制所述中空千斤脱离所述反力锚杆，所述中空千斤顶的底部固定有压板；所述压板的下表面与所述剪切盖板的上表面贴合，所述剪切盖板和所述压板上设有供所述反力锚杆穿过的通孔。
[0009]进一步地，所述剪切盖板上表面设有供所述压板嵌入的凹槽，所述凹槽与所述压板的贴合面之间设有滚珠环。
[0010]进一步地，所述反力锚杆底部还设置有涨壳，用于插入待测土体后膨胀。
[0011]进一步的，所述剪切盖板的下方还设置有剪切环组，所述剪切环组包括套设于所
述反力锚杆上的限位轴，所述限位轴上套有内剪切环，所述内剪切环外同轴心设置有外剪切环；所述内剪切环和所述外剪切环之间的空间供所述肋条穿过。
[0012]进一步的，所述限位轴与所述内剪切环之间设有润滑剂。
[0013]进一步地，所述内剪切环为叠放的内下剪切环和内上剪切环，所述外剪切环为叠放的外下剪切环和外上剪切环。
[0014]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0015]本技术装置的安装简单便捷，能够将原本只能在室内进行的试验移动至室外进行，在保持土体样品原状结构与力学性质的条件下，开展原位土体环形剪切试验，获取更加准确的土体大位移剪切过程中的工程性质参数。
附图说明
[0016]图1是本技术单地锚反力式原位土体环剪试验装置的结构示意图；
[0017]图2是所述底板结构示意图；
[0018]图3是所述剪切盖板与所述驱动机构连接示意图；
[0019]图4是所述反力施加机构的结构示意图；
[0020]图5是所述剪切环组的结构示意图；
[0021]图中：1、底板；2、固定锚杆；3、固定支架；4、中空千斤顶；5、压板；6、锚头；7、反力锚杆；8、剪切盖板；9、滚珠环；10、驱动机构；11、齿轮组；12、外上剪切环；13、内上剪切环；14、外下剪切环；15、内下剪切环；16限位轴。
具体实施方式
[0022]本申请提供一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置，其包括：
[0023]环形剪切机构，包括呈口字型的底板1，底板1上阵列设置有多个供固定锚杆2穿过的预设孔，底板1中部穿过有圆形的剪切盖板8，底板1的每条长边中部均固定有一固定支架3，每个固定支架3上均固定有一驱动机构10，驱动机构10的输出端通过齿轮组11与剪切盖板8连接，剪切盖板8的外缘设置有齿线，用于与齿轮组11啮合，剪切盖板8的底部呈环状且下表面突出有肋条，肋条用于插入待测土体内。驱动机构10为伺服电机。
[0024]通过固定锚杆2将所述底板1固定在待测土体上，使得底板1能够在进行环剪切试验时不会发生移动，进而避免对待测土体采样结果产生误差；四个齿轮组11啮合剪切盖板8，在进行环剪切试验时，可以对剪切盖板8的平面自由度进行限制，避免剪切盖板8产生移动；同时，多个驱动机构10能够在计算机的控制下实现更大范围内的输出扭矩变化。
[0025]剪切盖板8的上方安装有反力施加机构，其包括反力锚杆7和套设于反力锚杆7上的中空千斤顶4，反力锚杆7穿过中空千斤顶4的一端螺纹固定有锚头6，另一端设置有涨壳，中空千斤顶4远离反力锚杆7的一端固定有供反力锚杆7穿过的压板5；剪切盖板8上设置有供压板5嵌入的凹槽和供反力锚杆7穿过的通孔，反力锚杆7设有涨壳的一端穿过剪切盖板8插入待测土体。
[0026]在进行环剪切试验时，中空千斤顶4能够通过计算机控制输出推力大小，并且通过压板5将剪切盖板8的顶部完全固定，避免剪切盖板8产生竖直方向的位移，提高实验结果的精确度，同时对土体表面能够施加不同大小的压力，适应不同的地质环境；反力锚杆7的底
部设有涨壳，通过涨壳使得反力锚杆7在插入待测土体后，为反力锚杆7提供抗拔力，使其能够固定在待测土体内。
[0027]凹槽内的上表面设有滚珠环9，压板5的下表面与滚珠环9贴合，通过滚珠环9使得剪切盖板8能够围绕反力锚杆7进行无摩擦相对转动。
[0028]还包括剪切环组，其包括套设于反力锚杆7上的限位轴16，限位轴16上套有内剪切环，内剪切环外同轴心设置有外剪切环，剪切盖板8底部的肋条能够穿过内剪切环和外剪切环之间的空间，内剪切环的底部还设置有环形刀口。
[0029]限位轴16与内剪切环之间设置有润滑剂，使得套设于限位轴16上的所内剪切环能够无摩擦转动；内剪切环的底部设有环形刀口，使得所述内下剪切环15能够容易进入待测土体内部。
[0030]内剪切环分为内下剪切环15和内上剪切环13，外剪切环分为外下剪切环14和外上剪切环12，通过堆叠设置，可以控制剪切环组插入待测土体的深度。
[0031]此外，该装置的使用方法包括以下步骤：
[0032]S1、将反力锚杆7插入待测土体，将内剪切环和外剪切环同轴心安装于所述反力锚杆7的底部上；
[0033]再依次本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置，其特征在于：包括环形剪切机构，所述环形剪切机构包括底板(1)，所述底板(1)上安装有固定锚杆(2)和驱动机构(10)，所述底板(1)中部设有开孔，所述开孔内穿过有剪切盖板，所述剪切盖板(8)的下表面周向凸出设置有肋条；所述驱动机构(10)用于驱动所述剪切盖板(8)进行环形剪切试验；还包括反力施加机构，其用于对所述剪切盖板(8)施加推力。2.如权利要求1所述的一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置，其特征在于：所述驱动机构(10)通过齿轮组(11)连接所述剪切盖板(8)，所述齿轮组(11)与所述剪切盖板(8)的外缘啮合。3.如权利要求1所述的一种单地锚反力式原位土体环剪试验装置，其特征在于：所述反力施加机构包括反力锚杆(7)和套设于所述反力锚杆(7)上的中空千斤顶(4)，所述反力锚杆(7)穿过所述中空千斤顶(4)的一端螺纹固定有锚头(6)，用以限制所述中空千斤脱离所述反力锚杆(7)，所述中空千斤顶(4)的底部固定有压板(5)；所述压板(5)的下表面与所述剪切盖板(8)的上表面贴合，所述剪切盖板(8)和所述压板(5)上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王菁莪，李长冬，刘清秉，苏爱军，王健，邹宗兴，宋洪斌，董杉，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：
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