一种剪切仪制造技术

本实用新型专利技术涉及分析及测量控制技术领域，公开了一种剪切仪，其包括：剪切箱，包括两者之间连通且可相对滑动的上箱体和下箱体；应力测试台，其一端固定所述下箱体，另一端设置有支撑架；施力模块，安装在所述支撑架上，以产生沿所述下箱体至所述支撑架方向上的拉力或推力；测力计，连接所述上箱体和施力模块。本实用新型专利技术中上、下箱体所形成的剪切箱体积可根据需要制作，能够保证体积充足，以精确测量各种矿区废石和渣土，填补了目前试验仪器无法测量矿区大块矿石的空白；剪切箱配合施力模块和测力计使用，能够实现矿区废石和渣土剪切力的精确测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及分析及测量控制
，特别是涉及一种剪切仪，应用于在矿山废弃地修复过程中，测定矿山岩土的剪切应力及其稳定性分析，为矿山的修复提供标准和依据，确保工程区域居民的人身和财产安全。
技术介绍
土是固相、液相和气相组成的散体材料。一般而言，在外部荷载作用下，土体中的应力将发生变化。当土体中的剪应力超过土体本身的抗剪强度时，土体将产生沿着其中某一滑裂面的滑动，而使土体丧失整体稳定性。所以，土体的破坏通常都是剪切破坏。土体的抗剪强度指岩土、土体在剪切面上所能承受的极限或允许剪切力，是土体抵抗破坏的极限能力，其数值上等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。它可以应用于岩石力学、土力学、岩土工程等多种学科。 对于水土保持学科，在对矿区进行修复的过程中，废石及矿渣的抗剪应力是区域水土流失评价中反映土力学特性的重要指标之一，它的抗剪强度的大小直接影响了土壤的抗侵蚀性能和矿山整体发生滑坡、崩塌等灾害的可能性大小，因此研究矿区废石及渣土的抗剪应力与稳定性分析对矿区的修复具有非常重要的意义。土体的抗剪强度，首先取决于其自身的性质，即土的物质组成、土的结构和土所处于的状态等。土的抗剪强度主要由粘聚力c和内摩擦角炉来表示，土的粘聚力c和内摩擦角供称为土的抗剪强度指标。公式(1-1)表示了土的抗剪强度Tf与法向应力σ的关系，它是由法国科学家库伦(C. A. Coulomb)于1776年首先提出来的，所以也称为土体抗剪强度的库伦公式。由公式(1-1)可知，对于砂土而言，^与σ的关系曲线是通过原点(0，O)的，而且，它是与坐标系中横坐标轴呈 >角的一条直线。该直线方程为Tf = σΧ^,φ + c(1-1)式中Tf——砂土的抗剪强度(kN / m2)；σ——砂土试样所受的法向应力(kN / m2)；φ——砂土的内摩擦角(° )。莫尔(Mohr，1910)继库伦的早期研究工作，提出土体的破坏是剪切破坏的理论，认为在破裂面上，法向应力σ与抗剪强度^之间存在着函数关系，SP :τ f=f ( σ )这个函数所定义的曲线为一条微弯的曲线，称为莫尔破坏包线或抗剪强度包线。如果代表土单元体中某一个面上σ和τ的点落在破坏包线以下，表明该面上的剪应力τ小于土的抗剪强度Tf，土体不会沿该面发生剪切破坏。若点正好落在破坏包线上，表明该点所代表的截面上剪应力等于抗剪强度，土单元体处于临界破坏状态或极限平衡状态。若点落在破坏包线以上，表明土单元体已经破坏。实际上落在破坏包线以上的点所代表的应力状态是不会存在的，因为剪应力τ增加到抗剪强度Tf时，不可能再继续增长。测试土的抗剪强度指标时所采用的试验仪器种类和试验方法对土的抗剪强度指标的试验结果有很大影响。目前，人们经常采用直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压试验和十字板剪切试验的方法来研究土的物质成分、颗粒形状、排列、接触和连结方式等，以便阐明土的抗剪强度的实质。这些方法采用的原理即上述的库伦公式和莫尔破环包线。但是对于目前的技术方法直接剪切试验具有仪器设备简单、操作方便等优点。但是它的缺点是土样上的剪应力沿剪切面分布不均匀，不容易控制排水条件，在试验过程中，剪切面发生变化等；十字板剪切试验的优点是不需钻取原状土样，对土的结构扰动较小，但它适用于软塑状态的粘性土。全国发展各类矿产资源的同时产生了大量的废弃矿山，严重影响了我国的生态环境和景观建设，这些废弃的矿山也引发和形成了一定的地质灾害，危及人民生命财产安全。矿山废弃地的生态修复已成为生态修复的重要内容之一。而在矿山修复的实践中矿山土体的稳定性有着极为重要的作用。矿区土体能否具有较高的稳定性能，较强的抗剪应力，直接 关系到矿区及周边地区的安全。矿区土体具有较大的抗剪能力，可以大副度减少矿区发生土壤侵蚀，促进其上植物的生长，加快矿区绿化的进度；同时，较强的抗剪能力也可以防止滑坡、崩塌等灾害的发生，可以说矿区土体的稳定性大小是衡量矿区修复是否成功的的重要指标之一。而一般测量抗剪的实验仪器都只能测得较小体积的土壤。针对目前所有的实验方法，其剪切盒只能装载较小体积的土体进行剪切实验，而在矿山修复的过程中，所要测量的是大块的矿区废石的抗剪应力及岩土稳定性，目前现有的方法都不能满足要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种针对测定矿区大块废石及弃渣抗剪应力的仪器，从而解决矿区修复中岩土稳定性分析的难题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种剪切仪，其包括剪切箱，包括两者之间连通且可相对滑动的上箱体和下箱体；应力测试台，其一端固定所述下箱体，另一端设置有支撑架；施力模块，安装在所述支撑架上，以产生沿所述下箱体至所述支撑架方向上的拉力或推力；测力计，连接所述上箱体和施力模块。其中，所述上箱体和下箱体之间的接触面为光滑平面。其中，所述下箱体与上箱体所接触的表面上设置有刻度标示，所述刻度标示沿所述施力模块拉力或推力的方向设置。其中，所述施力模块包括施力杆，其连接施力传导杆的一端；施力传导杆，通过固定转换件安装在所述支撑架上，所述施力杆位于所述固定转换件的一侧；第一应力传感器连接口，与所述施力传导杆的另一端相连。其中，所述上箱体上设置有第二应力传感器连接口，所述第二应力传感器连接口与所述第一应力传感器连接口之间连接所述测力计。其中，所述第二应力传感器连接口与所述第一应力传感器连接口位于同一水平面上。其中，所述测力计包括应力传感器，以及与所述应力传感器相连的显示单元；所述应力传感器分别连接所述第二应力传感器连接口和第一应力传感器连接口，所述显示单元用于显示所述应力传感器测得的应力大小。其中，所述施力传导杆与所述固定转换件之间通过螺纹连接。其中，所述第一应力传感器连接口与所述施力传导杆的连接处设置有连接套管和连接垫圈。其中，所述下箱体底面设置有多个透水孔。(三)有益效果上述技术方案所提供的剪切仪，上、下箱体所形成的剪切箱体积可根据需要制作，能够保证体积充足，以精确测量各种矿区废石和渣土，填补了目前试验仪器无法测量矿区大块矿石的空白；剪切箱配合施力模块和测力计使用，能够实现矿区废石和渣土剪切力的精确测量。附图说明图I是本技术实施例剪切仪的装配示意图；图2是本技术实施例剪切仪组装后的结构示意图。其中，I :上箱体；2 :下箱体；3 :应力测试台；4 :箱体固定卡槽；5 :固定栓；6 :施力传导杆；7 :施力杆；8 :施力杆端头；9 :支撑架；J1 :第一应力传感器连接口 ；J2 :第二应力传感器连接口 ；L1 :连接件；L2 :第一连接套管；L3 :第一连接垫圈；L4 :第二连接垫圈；L5 第二连接套管；L6:固定转换件。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。图I示出了本实施例剪切仪的装配示意图，图2是该剪切仪组装后的结构示意图。参照图I和图2，该剪切仪包括剪切箱，包括两者之间连通且可相对滑动的上箱体I和下箱体2 ;应力测试台3，其一端固定所述下箱体2，另一端设置有支撑架9 ;施力模块，安装在所述支撑架9上，以产生沿所述下箱体2至所述支撑架9方向上的拉力或推力；测力计(图中未示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剪切仪，其特征在于，包括：剪切箱，包括两者之间连通且可相对滑动的上箱体和下箱体；应力测试台，其一端固定所述下箱体，另一端设置有支撑架；施力模块，安装在所述支撑架上，以产生沿所述下箱体至所述支撑架方向上的拉力或推力；测力计，连接所述上箱体和施力模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程言君，赵廷宁，张成梁，荣立明，付晓铮，张建军，高甲荣，史常青，关枫，
申请(专利权)人：轻工业环境保护研究所，
类型：实用新型
国别省市：