[發明專利]拉拔式土層剪切強度測試器及其測試方法

有效

• 申請號: 201210142012.9
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102680329A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 汪哲蓀;魏松
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種現場測試土層抗剪強度的儀器設備，具體地說是一種拉拔式土層剪切強度測試器及其測試方法。

背景技術

目前，能在現場測試原狀土層剪切強度的儀器只有十字板剪切試驗土工儀器。該儀器只能做軟粘土土層的剪切強度試驗，對于做粘性或砂性土層的剪切強度指標，只能切取原狀土試樣或備制擾動土試樣，到實驗室室內由直接剪切試驗或三軸剪切試驗得出，所以若要求現場做出粘性或砂性土層的剪切強度指標，并快速對土層作出工程評價就不能滿足需求。

發明內容

針對現有測試原狀土層剪切強度試驗儀器的不足，本發明提出一種能在現場完成粘性或砂性土層剪切強度試驗的拉拔式土層剪切強度測試器及其測試方法。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種拉拔式土層剪切強度測試器的結構特點是：由設置在底座上的底板、固定設置在底板上的兩側立柱以及位于所述立柱的頂部、并連接在兩側立柱之間的橫梁構成的框架；在所述橫梁上設置有手輪，豎向的螺桿經手輪貫穿橫梁的中央導向孔與位于框架內的量力環的頂部相連接，在所述量力環的底部連接有豎向接桿，所述接桿貫穿底板的中央通孔，在所述接桿的底端設置用于和拉拔桿相連接的接頭；在所述底板的后側固定有機盒，機盒的側面安置有顯示器、溫度傳感器和電纜固定頭；在所述量力環中支設有位移傳感器，所述位移傳感器的傳感器支架固定于底板的頂面，手輪的轉動通過螺桿帶動所述量力環沿手輪的中心線方向移動；所述螺桿、量力環、接桿和位移傳感器的中心線與所述手輪的中心線重合。

所述拉拔式土層剪切強度測試器配套使用的拉拔桿，其結構特點是：所述拉拔桿為一圓管，圓管的上段為外螺紋，下段管內沿徑向設置有銷軸，在所述銷軸上套裝有攪拌翼，攪拌翼上有錨塊，錨塊上栓有鋼絲繩，鋼絲繩從拉拔桿的頂部管口引出；所述的攪拌翼可以呈豎向容置在拉拔桿的管內腔中，在拉拔桿的兩側壁上開設有供所述攪拌翼轉動并伸展在拉拔桿的管外的展翼口；拉動鋼絲繩能使攪拌翼展開呈與所述拉拔桿的中心線呈90°夾角。

所述拉拔桿的結構特點也在于：所述攪拌翼為一字型，攪拌翼的中部為方形的攪拌翼座，攪拌翼座的中央為一銷軸孔，兩側為攪拌翼葉片，所述錨塊位于與銷軸孔相垂直側面的攪拌翼座上。

利用所述測試器及所述拉拔桿進行土層剪切強度測試的方法按如下過程進行：

首先，在被測土層上放置底座，底座上安置鉆機，在土層內鉆出達設計深度的土層圓孔，清除土層圓孔內的渣土后，在土層圓孔內插入拉拔桿，并由鉆機夾住拉拔桿的上段，開動鉆機，邊旋轉拉拔桿，邊拉動拴在拉拔桿攪拌翼上錨塊上的鋼絲繩來展開攪拌翼，待攪拌翼展開至與拉拔桿的中心線呈90°夾角狀態后，提升拉拔桿擴孔2～10cm的高度；接著，一邊向拉拔桿桿管內注入凝固液，一邊繼續轉動并下降拉拔桿2～10cm的高度，將凝固液與被攪拌翼(41)擴孔打碎的土攪拌成混合體后停止轉動，待混合體凝固與拉拔桿共同形成一“⊥”形件后，卸下鉆機，在底座上安置拉拔式土層剪切強度測試器，將測試器的接頭與拉拔桿相連接，轉動手輪使螺桿上移直至繃緊量力環后，將位移傳感器讀數歸零，再次轉動手輪上移螺桿，經量力環提升拉拔桿，直至土層剪切破壞而被拔動，測得被拔動土體的抵抗拉力，換算出土層的抗剪強度即可。

本發明的拉拔式土層剪切強度測試器與拉拔桿基于以下工作原理：

拉拔桿的工作原理：在不擾動原狀土層的前提下，采用鉆頭在土層內鉆出鉆孔。在鉆孔內插入拉拔桿達設定的深度，邊旋轉拉拔桿，邊灌入凝固液，并展開拉拔桿內的攪拌翼，進行擴孔、攪拌，并將展開的攪拌翼停留在混合體的底部?；旌象w凝固后為有一定面積的拉拔板，與拉拔桿一起構成“⊥”形狀，以能拉拔土層土體。

拉拔式土層剪切強度測試器測試土層剪切強度的工作原理：拉拔式土層剪切強度測試器安裝在三腳座上，將其上的接頭與拉拔桿連接后，轉動手輪提升螺桿，通過量力環及接桿略拉緊置于土層內的拉拔桿，將抵于量力環上的位移傳感器讀數歸零。繼續轉動手輪提升螺桿，拉拔拉拔桿，此時土體抵抗拉拔力F等于土體自重G與拉動土體邊界面S上剪應力τ之和(即F＝G+τS)，繼續拉拔拉拔桿，直至拉動土層的土體，測出位移傳感器的最大讀數值，與標定值比較，獲得土層的不排水剪總強度。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：