一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪制造技术

本发明专利技术提供一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪，属于工程检测仪器技术领域，包括上剪切盒

【技术实现步骤摘要】
一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪


[0001]本专利技术属于工程检测设备
，尤其涉及一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪
。

技术介绍

[0002]新型复合桩往往带有三介质双界面的特性，接触面力学特性试验是研究介质间荷载传递及力学发挥机理的主要途径，常用试验方法包括直剪试验
、
单剪试验和环剪试验等
。
[0003]传统界面直剪试验为两种介质的固定单个剪切面，剪切破坏面固定且剪切面上的剪应力分布不均，剪切试样的剪切破坏往往开始于边缘，导致边缘处应力集中
。
[0004]单剪试验相比直剪试验，具有剪切面不固定
、
剪切过程试样变形均匀等优点，但在剪切过程中试样的边界条件并不清晰，给试验的位移测量带来了困难
。
单剪仪对试样施加垂直压力后，直接在试样的上下面施加剪应力，对于多介质试样，介质接触面剪切特性并不清晰
。
[0005]叠环式剪切仪通常应用于粗粒土及土工合成材料中，可以更好地反应介质间的接触特性和实际破坏面，同时介质的变形条件与实际情况较为接近，但现有的叠环剪切仪中各叠环为自由移动，若剪切时各叠环没有边界阻力限制，将会高估剪切影响范围且各叠环的边界条件不易获取，导致试验存在较大误差
。
[0006]因此，急需一种能够克服上述缺陷的剪切仪
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪，其特征在于，包括底部支撑板，底部支撑板的上表面中心处依次叠加有下剪切盒底板
、
下剪切盒
、
叠环组剪切盒和上剪切盒，底部支撑板
、
下剪切盒底板
、
下剪切盒
、
叠环组剪切盒和上剪切盒之间皆滑动连接设置，底部支撑板的上方设有反力架；
[0008]上剪切盒与反力架顶部底面之间设有向上剪切盒内部试样施加压力的竖向加载系统，下剪切盒与反力架一侧侧壁之间设有向下剪切盒施加压力的水平加载系统；
[0009]反力架相对于水平加载系统的另一侧与叠环组剪切盒和上剪切盒之间皆抵接并固定有弹簧，每根弹簧于反力架内部设有用于探测位移的位移传感器
。
[0010]进一步地，下剪切盒底板的底部
、
叠环组剪切盒的底部以及上剪切盒底部均内嵌有多个滚动钢珠，底部支撑板顶部
、
下剪切盒顶部以及叠环组剪切盒的顶部均凹设有滑槽轨道；
[0011]上剪切盒
、
叠环组剪切盒
、
下剪切盒及下剪切盒底部和底部支撑板接通过多个滚动钢珠与滑槽轨道的配合实现相互之间的滑动连接
。
[0012]进一步地，叠环组剪切盒的数量为多层，每层叠环组剪切盒的底部均内嵌有多个滚动钢珠
、
顶部均凹设有滑槽轨道，多层叠环组剪切盒之间通过多个滚动钢珠与滑槽轨道的配合实现滑动连接
。
[0013]进一步地，每层叠环组剪切盒背离水平加载系统的另一侧皆与反力架侧壁之间抵接固定有弹簧
。
[0014]进一步地，每根弹簧的两端接通过固定螺栓与反力架的侧边和上剪切盒以及多个叠环组剪切盒的侧边相固定，位移传感器设于位于反力架侧边的固定螺栓内部，且多个位移传感器与多个固定螺栓一一配合设置
。
[0015]进一步地，竖向加载系统包括竖向荷载加载杆
、
液压装置，竖向载荷加载板和竖向载荷传感器，液压装置与竖向荷载加载杆的一端相连，用于驱动竖向荷载加载杆进行伸缩，竖向载荷加载板固定于竖向荷载加载杆的另一端，竖向载荷加载板尺寸略小于上剪切盒内径，利于对上剪切盒内试样进行均匀施压，竖向荷载传感器固定于液压装置上，且环抱于所述竖向荷载加载杆
。
[0016]进一步地，水平加载系统包括液压装置
、
水平荷载加载杆和水平荷载传感器，液压装置与水平荷载加载杆的一端相连，用于驱动水平荷载加载杆进行伸缩，水平荷载传感器设于液压装置上，且环抱于水平荷载加载杆
。
[0017]进一步地，弹簧的刚度基于剪切的试样介质决定，弹簧为可拆卸部件，选取弹簧基于剪切的试样介质
。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：
[0019]1、
本专利技术单元体叠环剪切仪可用于两种及两种以上介质的多界面剪切，例如下剪切盒为一种介质，叠环组剪切盒为另一种介质，上剪切盒为第三种介质，只需在试样制作时按试验需求制样，叠环组剪切盒的存在使剪切面不固定，可形成多个剪切面及一定厚度的滑动剪切带，减小了剪切面剪应力分布不均的问题
。
[0020]2、
本专利技术单元体叠环剪切仪设置有弹簧，弹簧的刚度根据剪切的试样介质为可替换刚度，选取与试验介质刚度相近的弹簧，用于模拟每组叠环剪切试样的边界条件，弹簧的存在使每个叠环组剪切盒的力学边界条件清晰，位移测量更为简便
。
[0021]3、
本专利技术剪切的试样介质设置的弹簧不仅能为叠环组剪切盒提供边界条件，当弹簧发生压缩时，只需要测量弹簧的形变量便可通过胡克定律计算每根弹簧提供的支撑力，相比传统的叠环剪切装置，各叠环组剪切盒力学模式清晰，计算方式更为简便，性能好，误差更小
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪的装置主视图
。
[0023]图2为图1中
A
‑
A
断面俯视图
。
[0024]图3为本专利技术中下剪切盒的结构示意图
。
[0025]图4为本专利技术中下剪切盒底板的结构示意图
。
[0026]图5为本专利技术中叠环组剪切盒的结构示意图
。
[0027]图6为本专利技术中上剪切盒的结构示意图
。
具体实施方式
[0028]下面将结合示意图对本专利技术一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本
专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果，因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制
。
[0029]如图1‑6所示，一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪，包括上剪切盒
5、
叠环组剪切盒
4、
下剪切盒
3、
下剪切盒底板
15、
弹簧
6、
竖向加载系统
、
水平加载系统
、
测量系统及外部支撑系统
。
[0030]外部支撑系统包括底部支撑板1和反力架
2。
[0031]竖向加载系统包括竖向加载系统的液压装置
8、
竖向荷载加载杆
10
和竖向荷载加载板
11。
[0032]水平加载系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多介质耦合的单元体叠环剪切仪，其特征在于，包括底部支撑板，所述底部支撑板的上表面中心处依次叠加有下剪切盒底板
、
下剪切盒
、
叠环组剪切盒和上剪切盒，所述底部支撑板
、
下剪切盒底板及下剪切盒
、
叠环组剪切盒和上剪切盒之间皆滑动连接设置，所述底部支撑板的上方设有反力架；所述上剪切盒与所述反力架顶部底面之间设有向上剪切盒内部试样施加压力的竖向加载系统，所述下剪切盒与所述反力架一侧侧壁之间设有向所述下剪切盒施加压力的水平加载系统；所述反力架相对于所述水平加载系统的另一侧与所述叠环组剪切盒和上剪切盒之间皆抵接并固定有弹簧，每根所述弹簧于反力架内部设有用于探测位移的位移传感器
。2.
根据权利要求1所述的多介质耦合的单元体叠环剪切仪，其特征在于，所述下剪切盒底板的底部
、
所述叠环组剪切盒的底部以及上剪切盒底部均内嵌有多个滚动钢珠，所述底部支撑板顶部
、
下剪切盒顶部以及所述叠环组剪切盒的顶部均凹设有滑槽轨道；所述上剪切盒
、
叠环组剪切盒
、
下剪切盒
、
下剪切盒底板和底部支撑板皆通过多个滚动钢珠与滑槽轨道的配合实现相互之间的滑动连接，其中，下剪切盒底板两端设有固定块，用于与下剪切盒相固定
。3.
根据权利要求1所述的多介质耦合的单元体叠环剪切仪，其特征在于，所述叠环组剪切盒的数量为多层，每层所述叠环组剪切盒的顶部均内嵌有多个滚动钢珠
、
底部均凹设有滑槽轨道，多层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，李凌旭，叶观宝，李光耀，李煜峰，杜策，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：