【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种单向剪切装置，特别是一种单剪仪，属于岩土工程土工测试领域，适用于细粒土的应力应变及强度等力学特性测定。
技术介绍
1、准确把握土体的力学特性对工程的安全运行具有重要意义。目前国内外学者研究土体的力学特性采用的试验仪器主要有直剪仪、单剪仪以及三轴仪，由于单剪仪在剪切过程中剪切面面积恒定，剪切破坏面不固定，可以更好地模拟现场工况等优点，更适合土体的力学特性研究。
2、最早的叠环式单剪仪是1936年瑞典岩土所研制的，试样在侧向用橡皮膜包裹，其外套着若干个叠环防止试样固结时侧向膨胀，剪力施加在顶部，受剪时叠环可以相互错动。但是此仪器存在制样困难、固结时土体容易被挤压到叠环之间、竖向力及剪力方向易偏转、叠环之间摩擦力大、剪应力、剪应变分布不均等问题。
3、在本技术之前，中国专利（公开号：102269676a）公开了一种高精度土工单剪仪及使用方法，该单剪仪设置多个水平向位移传感器与下剪切盒、上部剪切叠环组相连，可以测量各个叠环的位移，该技术结构简单，易于实现，可高精度测量土体的剪切变形特性，但该结构在使用时，叠环容易发生晃动，竖向力和剪切力容易发生偏转，且圆柱形试样导致剪应力剪应变分布不均。
4、随后，中国专利（公开号：103808573b）公开了一种大型高精度单剪仪结构，该仪器的基础平台上设有导向板，叠板上设有定位孔和定位螺栓，叠板间采用电磁体连接，该技术结构稳固、运行稳定、操作方便、试验精度高，但是电磁体的使用使得其成本较高，剪切中电磁力不易控制。
5、此外，中国专利（公开号
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种单剪仪，该单剪仪可以精确控制剪切方向，解决现有技术中存在的剪切力方向偏转的问题，可以使试样实现均匀剪切，保证竖向剪应变均匀分布。
2、为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：
3、一种单剪仪，包括基座、剪切组件和加载装置；剪切组件包括导轨、小车、叠环限位框和叠环组；导轨沿基座的长度方向布设在基座的中部；叠环限位框布设在小车的厢体内部，包括基础底板、两块导向板和两块固定板；基础底板安装在小车底部表面；两块导向板沿基座的长度方向平行布设在基础底板的前侧边和后侧边顶部；每块导向板的顶部均设置有限位凸缘，两块导向板的限位凸缘相向布设； 两块固定板沿基座的宽度方向平行且可拆卸式布设在基础底板的左侧边和右侧边顶部；叠环组布设在叠环限位框内，包括n个叠环和销钉，其中n为大于等于3的正整数；n个叠环从上至下依次包括最上层叠环、n-2个厚度相等的中间叠环和最下层叠环；最下层叠环安装在基础底板顶部；叠环组与限位凸缘在高度方向上具有间隙，限位凸缘开设有上下贯通的通孔，叠环组的顶部与限位凸缘通过可拆卸式的限位螺钉连接；每个叠环均呈回字形结构，叠环组具有截面为矩形的制样腔，制样腔能填充试样；叠环组中的每个叠环左侧均具有至少三个腰形孔，每个腰形孔的长轴均沿基座的长度方向布设；设最上层叠环中的腰形孔为上层腰形孔，中间叠环中的腰形孔为中层腰形孔，最下层叠环中的腰形孔为下层腰形孔；叠环组的每个腰形孔中均插设一根销钉，销钉与对应腰形孔短轴对应壁面滑动配合，每根销钉顶端均与最上层叠环相铰接；每根销钉与对应下层腰形孔的右侧接触，与对应下层腰形孔的左侧留有空隙，与对应中层腰形孔的左侧接触，与对应中层腰形孔的右侧留有空隙，与对应上层腰形孔的左右两侧均留有空隙；每根销钉底端均与最下层叠环底面之间具有竖向间隙，每根销钉顶端均与最上层叠环顶面之间具有竖向间隙；加载装置包括竖向加载装置、左侧滑移限位装置、剪力加载装置；竖向加载装置能对试样施加竖向荷载；左侧滑移限位装置能限制最上层叠环向左移动；剪力加载装置能使小车沿着导轨向左移动。
4、优选地，竖向加载装置设置在试样的上方，竖向加载装置包括加压盖板、竖向荷载加荷杠杆、加载杆和竖向位移监测表；加压盖板与制样腔长宽一致，与试样顶部表面接触；加压盖板的底部位于叠环组最上层叠环中；竖向荷载加荷杠杆水平设置在叠环组的正上方，两端放有砝码，支点靠右，竖向荷载加荷杠杆的中间底部连接有球头；加载杆的顶部开设球槽与竖向荷载加荷杠杆采过球头连接，加载杆的底部与加压盖板螺旋接触；竖向位移监测表安装在加载杆上，用于测量竖向位移。
5、优选地，左侧滑移限位装置包括凹形块和顶杆顶撑，凹形块缺口朝下沿基座宽度方向安装在小车左侧的基座上，顶杆顶撑水平安装在凹形块上并与加压盖板接触，顶杆顶撑与加压盖板接触的头部采用可旋转的钢珠。
6、优选地，加载装置还包括水平加载装置，水平加载装置包括水平伺服电机和力传感器；水平伺服电机安装在导轨右侧端部；力传感器与小车右侧接触，与水平伺服电机连接。
7、优选地，制样腔的长宽比为2.5：1。
8、优选地，叠环组与每块导向板侧边之间均具有0.05mm-0.1mm的间距，限位凸缘与叠环组在高度方向上具有0.5mm的间隙，限位螺钉优选有8个，沿基座长度方向均匀分布在两块导向板的限位凸缘顶部。
9、优选地，剪力加载装置与小车连接，设置在导轨左侧端部；剪力加载装置包括滚轮组、钢丝绳和水平位移监测表；钢丝绳与滚轮组滑动连接，钢丝绳的一端与小车连接，水平位移监测表安装在小车上。
10、优选地，最上层叠环厚度、最下层叠环厚度和中间叠环厚度逐渐减小，叠环组最上层叠环厚度为5mm，最下层叠环厚度为4mm，中间叠环厚度均为2mm。
11、优选地，水平伺服电机输出轴最慢速度为0.0002mm/min。
12、优选地，还包括数据采集盒和数显控制器；数据采集盒与竖向位移监测表连接，采集竖向位移；数据采集盒与水平位移监测表连接，采集试样的水平位移；数显控制器与力传感器和水平伺服电机连接，用于控制水平伺服电机向试样施加设定的剪切速率，并采集力传感器的力和水平位移。
13、本技术具有如下有益效果：
14、1.能够实现均匀剪切，销钉和腰形孔的设计保证了剪切时每层叠环相对位移变化量相同，不对叠环产生摩擦力，防止剪切时叠环左右晃动，保证剪切力方向一致，同时保证剪切面面积不变，从而使竖向剪应变均匀分布。
15、2.能够控制剪切方向，两块导向板和销钉对叠环组的宽度方向进行了限制，保证试样在剪切时的方向性，不会产生左右偏移，同时两块导向板与叠环组均具有间距，避免了对叠环组的摩擦，试验结果更精确。
16、3.能够防止土体在固结时挤出叠环组，固定叠环，通过叠环限位框对叠环组进行限制，放置试样时不产生滑移，结构简单稳定，避免土样扰动，限位螺钉的设置能防止固结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单剪仪，其特征在于：包括基座、剪切组件和加载装置；
2.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：竖向加载装置设置在试样的上方，竖向加载装置包括加压盖板、竖向荷载加荷杠杆、加载杆和竖向位移监测表；
3.根据权利要求2所述的单剪仪，其特征在于：左侧滑移限位装置包括凹形块和顶杆顶撑，凹形块缺口朝下沿基座宽度方向安装在小车左侧的基座上，顶杆顶撑水平安装在凹形块上并与加压盖板接触，顶杆顶撑与加压盖板接触的头部采用可旋转的钢珠。
4.根据权利要求2所述的单剪仪，其特征在于：加载装置还包括水平加载装置，水平加载装置包括水平伺服电机和力传感器；
5.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：制样腔的长宽比为2.5：1。
6.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：叠环组与每块导向板侧边之间均具有0.05mm-0.1mm的间距，限位凸缘与叠环组在高度方向上具有0.5mm的间隙，限位螺钉有8个，沿基座长度方向均匀分布在两块导向板的限位凸缘顶部。
7.根据权利要求4所述的单剪仪，其特征在于：剪力加载装置与小车连接，设置在导轨
8.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：最上层叠环厚度、最下层叠环厚度和中间叠环厚度逐渐减小，叠环组最上层叠环厚度为5mm，最下层叠环厚度为4mm，中间叠环厚度均为2mm。
9.根据权利要求4所述的单剪仪，其特征在于：水平伺服电机输出轴最慢速度为0.0002mm/min。
10.根据权利要求7所述的单剪仪，其特征在于：还包括数据采集盒和数显控制器；
...【技术特征摘要】
1.一种单剪仪，其特征在于：包括基座、剪切组件和加载装置；
2.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：竖向加载装置设置在试样的上方，竖向加载装置包括加压盖板、竖向荷载加荷杠杆、加载杆和竖向位移监测表；
3.根据权利要求2所述的单剪仪，其特征在于：左侧滑移限位装置包括凹形块和顶杆顶撑，凹形块缺口朝下沿基座宽度方向安装在小车左侧的基座上，顶杆顶撑水平安装在凹形块上并与加压盖板接触，顶杆顶撑与加压盖板接触的头部采用可旋转的钢珠。
4.根据权利要求2所述的单剪仪，其特征在于：加载装置还包括水平加载装置，水平加载装置包括水平伺服电机和力传感器；
5.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：制样腔的长宽比为2.5：1。
6.根据权利要求1所述的单剪仪，其特征在于：叠环组与每块导向板侧边之间均具有0.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱俊高，陈鸽，王涛，朱材峰，吴子竹，吴天昊，高峰，田咏褀，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：
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