本实用新型专利技术公开了一种用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置及试验系统，通过在上剪切盒内部开设贯通的循环通道实现与外部低温冷浴装置的连接，进而满足试样不同的低温条件，并在上剪切盒内壁不同高度分别设置嵌入式温度传感器实时监测土样温度。下剪切盒改造成可拼装组合的外盒和内盒，当置入内盒时，该装置与传统的直剪盒功能一致；而去除内盒时，下部剪切盒可放置大尺寸的矩形截面试样(如混凝土试块等)。该装置可进行温度场变化时土体直剪强度特性试验及不同低温条件下土和结构接触界面抗剪强度特性试验，可有效避免因剪切过程试样剪切面积逐渐减小所导致的剪切面上剪应力分布不均匀的不足。应力分布不均匀的不足。应力分布不均匀的不足。
【技术实现步骤摘要】
用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置及试验系统
[0001]本技术属于岩土工程土工测试
，具体涉及一种用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置及试验系统。
技术介绍
[0002]直接剪切实验作为一种常用土工试验方法，虽然存在剪切破坏面固定，不能严格控制排水条件，剪应力分布不均匀等缺陷，但由于其简单易行，试验可重复性较强等，一直备受青睐，是作为研究土与结构接触面力学特性的基本规律及其影响因素的主要途径。随着寒区或特殊施工环境条件下基础设施建设的需要，人们逐渐发现需要对冻土与结构接触面冻结强度特性有进一步的认识。直剪试验是进行冻土与结构接触面冻结强度试验研究的首选方案。
[0003]鉴于常规的剪切试验不能满足试验的低温条件和精准控温要求，更重要的是，常规直剪试验为静力剪切试验，因此在大多时候需要对直剪试验系统进行改装，而前提就是对直剪盒装置的改造升级，比如满足动力加载条件和温控条件。在此基础上，还需要兼顾数据采集的需求，目前对通用直剪盒的改造，鲜有能够同时满足这几方面的要求，尤其缺少能规避直剪试验本身缺陷的改造方案。
[0004]因此，对直剪试验的剪切盒提出了更高的要求，以满足不同低温条件下的动力直剪试验，并且可以进行实时的拉压力监测，提出更精确，方便、简单、使用灵活的最优方案。
技术实现思路
[0005]技术目的：本技术是要提供一种简单可行的用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置及试验系统，在保证直剪盒能满足低温动力加载和数据采集的前提下，在实现传统直剪盒功能的前提下，可解决界面直剪试验过程中剪切面上剪应力分布不均匀的问题。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本技术的技术方案如下：
[0007]一种用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置，是在常规应变直剪仪剪切盒的基础上进行改造，改造后的直剪盒装置能直接适用于其他的直剪仪的台架及杠杆式竖向加载系统。
[0008]本技术的第一个目的是，提出一种用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置，所述剪切盒装置包括上剪切盒及下剪切盒，所述上剪切盒与下剪切盒匹配连接，其中，所述上剪切盒与力传感器的第一传力杆连接实现数据采集功能，所述下剪切盒与动力加载系统作动器的第二传力杆相连实现水平方向加载；
[0009]所述上剪切盒为中心贯通的腔体结构，中心为放置试样的通孔，通孔周边腔体内部设置有冷浴循环通道，所述上剪切盒的外壁上设有循环介质进出口，所述循环通道通过所述循环介质进出口与外部低温冷浴装置连接，用于液体介质的流通。
[0010]本技术将剪切盒装置分为上下两个部分，在上部剪切盒试样周围开设贯通的
循环通道并与外部低温冷浴装置连接，下剪切盒与动力加载系统作动器的传力杆相连实现水平方向加载，上剪切盒与力传感器的传力杆连接实现数据采集功能，使得改造后的直剪盒能直接用于标准的应变控制式直剪仪并完全替代原有的直剪盒，通过放置在上剪切盒上端的加压板和施力螺杆施加法向压力。
[0011]可选的，作为一种实施方式，所述冷浴循环通道在所述上剪切盒的腔体内部，沿周向设置。
[0012]优选的，所述冷浴循环通道分上下两层，呈矩型设置，上下两层通道设置有连通通道。
[0013]优选的，所述冷浴循环通道的内径尺寸为4
‑
8mm，上下两层通道之间间隔6
‑
10mm。
[0014]可选的，作为一种实施方式，所述循环介质进出口包括循环介质进口及循环介质出口，两者位于所述上剪切盒的外壁同侧，即预留的循环介质进出口要设在剪切盒同一侧平面的同一边上下方，以确保循环介质能充分围绕上剪切盒内圆金属壁。
[0015]可选的，作为一种实施方式，所述上剪切盒的循环介质进出口通过耐高压软管与外部低温冷浴装置连接。
[0016]进一步可选的，作为一种实施方式，所述循环介质进出口与耐高压软管的连接处用连接螺旋加固。
[0017]可选的，作为一种实施方式，在上剪切盒试样内部沿周向铣削加工开设贯通的循环通道，并留有循环介质(在本技术中，也称作液体介质)的进出口。
[0018]可选的，作为一种实施方式，所述上剪切盒的通孔内壁设有温度传感器，优选的，在上剪切盒中心内壁不同高度分别设置嵌入式温度传感器，用以实时监测土样温度变化特性。
[0019]进一步可选的，作为一种实施方式，所述温度传感器在高度方向等间距布置，沿周向同样等间距布置。
[0020]进一步可选的，作为一种实施方式，所述温度传感器的精度要求为0.1℃。
[0021]可选的，作为一种实施方式，所述上剪切盒通过第一连接配件与所述第一传力杆连接，所述第一连接配件的一侧与所述上剪切盒的一侧连接，沿所述第一连接配件的水平轴向具有贯通的第一固定孔，用于连接所述第一传力杆。
[0022]进一步可选的，作为一种实施方式，所述第一连接配件的一侧与所述上剪切盒未设置循环介质进出口的一侧连接。
[0023]进一步可选的，作为一种实施方式，所述上剪切盒的上平面在与第一连接配件连接的一侧具有延伸面，所述延伸面与所述第一连接配件的上平面呈上下覆盖式接触，用于匹配固连。
[0024]更进一步可选的，作为一种实施方式，所述延伸面及所述第一连接配件的上平面具有对应匹配的螺栓孔，两者通过螺栓固定连接。
[0025]进一步的，上剪切盒顶面与第一连接配件相连的一侧向外延伸30mm，并预留固定螺栓孔。上剪切盒与第一连接配件之间为上下覆盖式接触，并在上方用螺栓固定。
[0026]上剪切盒需要与特定的配件连接，配件上预留有与传力杆螺纹连接的深孔并与力传感器的传力杆相连实现数据采集功能。上剪切盒与配件之间为上下覆盖式接触，并在上方用螺栓固定。
[0027]可选的，作为一种实施方式，所述下剪切盒包括一凹槽状的外盒，所述外盒的凹槽内嵌套放置内盒或试样，所述内盒或试样的外部尺寸与所述凹槽尺寸匹配，
[0028]当所述外盒的凹槽内嵌套放置内盒时，所述内盒的中心为圆形试样安装孔，所述圆形试样安装孔与所述上剪切盒的通孔同轴且具有相同的横截面尺寸；
[0029]当所述外盒的凹槽内嵌套放置试样时，所述试样是包括混凝土在内的材料试块。
[0030]将下剪切盒改造成可拼装组合的外盒和内盒或试样，内盒或试样嵌套在外盒的中心位置，嵌套后与外盒水平高度一致。当置入内盒时，该装置与传统的直剪盒功能一致；而去除内盒时，下部剪切盒可放置等同内盒尺寸的矩形截面试样(如混凝土试块等)。在进行土与其他材料接触面剪切特性试验时，可避免传统直剪盒在剪切过程中由于试样剪切面积逐渐减小而导致剪切面上剪应力分布不均匀的不足。
[0031]可选的，作为一种实施方式，所述外盒的凹槽为矩形，所述内盒为内圆外方结构，此时，所述圆形试样安装孔与所述上剪切盒的通孔同轴同径。在一种示例中，外盒内外均为正方形结构形式，外部尺寸为110
×
110mm，高度33mm，内部尺寸为84
×...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于低温条件下动力直剪试验的剪切盒装置，其特征在于，所述剪切盒装置包括上剪切盒(1)及下剪切盒(2)，所述上剪切盒(1)与下剪切盒(2)匹配连接，其中，所述上剪切盒(1)与力传感器的第一传力杆(6)连接实现数据采集功能，所述下剪切盒(2)与动力加载系统作动器的第二传力杆(5)相连实现水平方向加载；所述上剪切盒(1)为中心贯通的腔体结构，中心为放置试样的通孔，所述通孔周边腔体内部设置有冷浴循环通道(16)，所述上剪切盒(1)的外壁上设有循环介质进出口，所述循环通道通过所述循环介质进出口与外部低温冷浴装置连接，用于液体介质的流通。2.根据权利要求1所述的剪切盒装置，其特征在于，所述冷浴循环通道(16)在所述上剪切盒(1)的腔体内部，沿周向设置，所述冷浴循环通道(16)分上下两层，呈矩型设置，上下两层通道设置有连通通道；所述冷浴循环通道(16)内径尺寸为4
‑
8mm，上下两层通道之间间隔6
‑
10mm；所述循环通道进出口包括循环介质进口(11)及循环介质出口(12)，两者位于所述上剪切盒(1)的外壁同侧。3.根据权利要求1所述的剪切盒装置，其特征在于，所述上剪切盒(1)的通孔内壁设有温度传感器(15)，所述温度传感器(15)在高度方向等间距布置，沿周向等间距布置。4.根据权利要求1所述的剪切盒装置，其特征在于，所述上剪切盒(1)通过第一连接配件(3)与所述第一传力杆(6)连接，所述第一连接配件(3)的一侧与所述上剪切盒(1)的一侧连...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈拓，王建州，吴三忧，朱飞跃，李亭，朱启银，王涛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。