[發明專利]往復式土體層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置

無效

• 申請號: 201310286332.6
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103411881A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王剛;許國輝;張春艷
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01N19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于測定粒徑屬黏土至細砂之間的往復式土體層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置，土體非飽和或水下飽和均可，具體是上下帶有滑道的盒體、水槽、動力儀器和數據收集系統。

背景技術

人類的工程建筑活動都在地殼表層，大多建筑物都是以土體作為建筑物的建筑地基、建筑介質或建筑材料。因此，土體條件是工程建設活動主要考慮的地質環境。土的力學性質(摩擦力和破壞強度)情況將直接影響工程建設活動，現實中由于對土體力學性質認知不足而盲目建設，將會對人身安全與社會經濟造成嚴重后果。

目前，測量土體層間摩擦力還沒有實用的測量儀器。測量土體抗剪強度的主要方法有：直剪儀、十字板剪切和動三軸。對于直剪儀，其有如下缺點：直剪儀一般只測均質單一土層的抗剪強度，測層間抗剪強度的裝樣工序非常復雜；在剪切前就規定了土體破壞界面，而實際的土體破壞具有一個破壞帶；并且剪切時，直剪儀偏軸壓力發生改變；由于直剪儀設備限制不能測量水下飽水土體的抗剪強度。因此，直剪儀不能足夠好的反應土體的抗剪強度且測量單一。對于十字板和動三軸，其制樣和操作都很復雜，并且都是只能側量單一均質土體的抗剪強度，不能測土體層間抗剪強度。

發明內容

為了克服上述現有不足，傳統儀器測量單一，操作復雜，不能足夠好的反應自然土體破壞模式。本發明解決了沒有實用儀器測量土體層間摩擦力，以及傳統儀器對土體抗剪強度測量單一，操作復雜，不能很好的反應自然狀況下土體破壞模式的問題。在能測量單一土體層間抗剪強度和摩擦力的同時，還可以測量不同土層間的抗剪強度和摩擦力，以及水下不同土層間的抗剪強度和摩擦力。其破壞不是按已經限制好的破壞面破壞，而是在預留的破壞帶內破壞，更加符合實際情況。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

設計了一種往復式土體層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置，包括上下兩個帶有滑道的盒體，通過之間的鋼珠兩盒體可以沿滑道水平相互滑行，這樣減小了兩盒體相對滑動產生的盒體摩擦力。下部盒體后端的受力觸頭與步進機傳力桿固定在一起，接受步進機的動力，下盒體在水平滑道上平行于傳力桿滑動。上部盒體前端有剛性觸頭，其剛性觸頭可以直接頂在前端的壓力傳感器上，也可以和壓力傳感器觸頭固定，將拉力或壓力傳導給傳感器，傳感器經U型固定梁固定，沒有位移變動。在滑道前端裝有步進機，可以調整不同的剪切速度。通過上下兩個盒體更換不同土樣來測不同土層的抗剪強度和滑動摩擦力，上下兩個滑動盒體間預留有2mm的破壞帶，使其破壞更符合實際情況。在下盒體有水槽，在水槽里注水，可以把破壞帶完全處于水面以下。通過上下盒體之間的往復滑動，測得兩盒體中不同土體層之間的破壞強度和滑動摩擦力。

本發明的優點在于：首先制樣與操作相對簡單，在保證層間破壞是沿著破壞帶進行的前提下，可以更換不動土體測量其層間破壞強度和滑動摩擦力，若在水槽中注入水，則可以保證滑動破還帶完全處于水下，用來測量水下飽和的不同土體層間破壞強度與滑動摩擦力。為實際建筑工程施工，以及研究海底滑坡和層移問題有獨到的工程與科研意義。

附圖說明

圖1為本發明往復式土體層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置的俯視結構示意圖；

圖2為本發明往復式土體層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置的主視結構示意圖；

圖3為本發明往復式土體層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置的右視結構示意圖。

以上圖中有：1.試驗土樣，2.剪切帶，3.步進機，4.調速器，5.方向選擇器，6.上盒體，7.下盒體，8.拉壓傳感器，9.鋼珠，10.滑道，11.軌道，12.滾軸，13.觸頭，14.水槽。

具體實施方式

下面結合圖1、圖2和圖3，對本發明進一步說明。

圖1、圖2和圖3展示的是一種往復式土層間抗剪強度及滑動摩擦力測定裝置，包括上下兩個帶有滑道(10)的盒體，上合體(6)和下盒體(7)。通過之間的鋼珠(9)兩盒體可以沿軌道(11)水平相互滑行，軌道上有滾軸(12)。先在上、下盒體中加入不同土樣(1)，實驗開始時，上合體在下盒體的前端，觸頭與拉壓傳感器接觸(8)固定在一起。下部盒體后端的受力觸頭也與步進機傳力桿固定在一起，接受步進機的動力，下盒體(7)在水平滑道上平行于傳力桿滑動。通過步進機(3)的方向選擇器(5)和速度調節器(4)來調節剪切方向與速度。當步進機給下盒體動力時，上、下盒體將發生剪切破壞與滑動摩擦，上盒體受到的力將通過前端的觸頭傳給拉壓傳感器(8)，傳感器經U型梁固定在儀器架上，其沒有位移變動。由于上下兩個滑動盒體間預留有2mm的自由剪切帶(2)，通過改變上下盒體中的土樣，可以測量不同土層之間破壞強度和滑動摩擦力，且其破壞更符合實際情況。若在水槽(14)中注水后在起動試驗，該裝置就可以測量水下飽和土體層間抗剪強度和滑動摩擦力。