[發明專利]一種測定土體剪切帶發展趨勢的改進直剪儀和方法

有效

• 申請號: 201710059217.3
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106872290B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 朱小軍;李文帥;孔偉陽;費康;洪家寶
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種測定土體剪切帶發展趨勢的改進直剪儀，其特征在于：包括電子位移計(1)、加壓框(2)、剪切盒、穿樣條(7)、固定板(8)、滾軸(9)、土樣帽(10)、電動機傳動軸(11)、位移傳感器(12)、固定軸(13)、應力傳感器(14)、平衡錘(15)、砝碼(16)、底座(17)、數據采集器(18)、固定臺(22)；

所述剪切盒為透明材料制成的矩形空腔結構，包括從上向下依次疊放的上剪切環(4)和下剪切環(5)；所述上剪切環(4)和下剪切環(5)的數量均為兩到三個；

所述剪切盒的上端設有土樣帽(10)，土樣帽(10)上端和剪切盒下端之間通過加壓框(2)的上下兩個邊框固定，加壓框(2)在固定臺(22)的垂直方向上移動，加壓框(2)上端設有螺桿；所述加壓框(2)螺桿上端固定有電子位移計(1)；所述剪切盒內底部中間設有固定板(8)，所述固定板(8)上端均勻的固定安裝有穿樣條(7)；所述剪切盒和固定板(8)一起固定在底座(17)上，底座(17)下端設有滾軸(9)，滾軸(9)在固定臺(22)上滾動；位于底座(17)的水平方向上，底座(17)的一端與電動機傳動軸(11)相連，電動機傳動軸(11)對剪切盒施力方向與滾軸(9)滾動方向一致；電動機傳動軸(11)上安裝有位移傳感器(12)，位移傳感器(12)與數據采集器(18)相連；在電動機傳動軸(11)的180°相反的方向上，上剪切環(4)上端與固定軸(13)相連，固定軸(13)的另一端固定在固定臺(22)上；固定軸(13)上安裝有應力傳感器(14)，應力傳感器(14)與數據采集器(18)相連；加壓框(2)下端通過杠桿系統分別與平衡錘(15)和砝碼(16)相連，平衡錘(15)和砝碼(16)位于杠桿系統的兩端且均位于固定臺(22)的下端。

2.如權利要求1所述的測定土體剪切帶發展趨勢的改進直剪儀，其特征在于：所述上剪切環(4)和下剪切環(5)均由四個相同的矩形板圍成，長、寬、高均為150mm；矩形板由8mm鋼化玻璃板制作。

3.如權利要求1所述的測定土體剪切帶發展趨勢的改進直剪儀，其特征在于：所述剪切環之間外部通過鉸接連接，且剪切環之間設有密封條密封。

4.如權利要求1所述的測定土體剪切帶發展趨勢的改進直剪儀，其特征在于：所述穿樣條(7)為柔性且能保持其塑性變形的材料制作成的圓柱形結構。

5.一種基于權利要求1所述測定土體剪切帶發展趨勢的改進直剪儀的測定土體剪切帶發展趨勢的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、將待測土試樣放入剪切盒內，根據需要對待測試樣進行穿孔；

步驟2、將穿樣條(7)穿過待測土試樣；

步驟3、用限位套(19)將上剪切環(4)和下剪切環(5)固定；

步驟4、將固定后的上剪切環(4)和下剪切環(5)固定在底座上；上剪切環(4)和下剪切環(5)分別與固定軸(13)和電動機傳動軸(11)接觸，卸去限位套(19)，施加垂直載荷；

步驟5、對下剪切環(5)施加水平方向力，使下剪切環(5)勻速運動，使得被測土樣發生剪切破壞，測定位移和應力數據；

步驟6、重復步驟1-4共2-3次，進行平行試驗，取平均值從而降低誤差；

步驟7、根據測定的位移和應力數據的平均值，繪制剪切應力與剪切位移的曲線圖、剪切強度與垂直壓力的曲線圖；

步驟8、剪切試驗結束后，取出土樣觀測剪切盒內穿樣條(7)的變化形態，通過觀察穿樣條(7)的彎折狀況進行土樣剪切帶發展的宏觀判斷。