[發(fā)明專利]可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀試驗裝置

有效

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• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106840851B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫文靜;韋廣;劉珂;孫德安
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發(fā)明公開了一種可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀試驗裝置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圓形伸縮鋼片、鋼片抵板以及剪切外殼；所述剪切外殼為等邊三角形，三角形的每個邊中部連接鋼片抵板，所述鋼片抵板分別在三個方向固定圓形伸縮鋼片，上、下剪切盒通過螺栓固定連接。本發(fā)明可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀試驗裝置，可解決土體干縮與剪切盒內(nèi)壁不能貼合的問題，提高了非飽和土體強度測試的精度，設(shè)計簡便、輕巧，操作方便，一體化性能好，應(yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀試驗裝置，屬于巖土工程測量儀器制造技術(shù)及測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非飽和土中水流速度很慢，為使土樣變形、孔壓均勻化，剪切試驗中加載速率比飽和土要小得多，試驗歷時也長得多。與三軸試驗相比，非飽和土直剪儀結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，特別是試樣厚度小，試驗歷時大大縮短，因而可提高試驗效率。

在吸力的變化過程中，土體體積變化會非常大，比如膨潤土、紅黏土等特殊性質(zhì)的黏土土。以膨潤土為類，膨潤土具有非常明顯的濕脹干縮特性。在進行不同吸力控制下膨潤土試樣的直剪試驗時，土體的干化收縮會與現(xiàn)有的常規(guī)剪切盒內(nèi)壁脫離，影響直剪試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果在非飽和大塊試樣上切成環(huán)刀樣，如果吸力很高，也即試樣含水率較低，強度高，土樣易碎、不易切塊成型，導(dǎo)致制樣失敗，試驗費時費力。所以非常有必要設(shè)計一種可根據(jù)土樣尺寸方便調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的新式構(gòu)造剪切盒來解決非飽和土在吸力變化情況下體積變化的問題，從而更加精確的測量非飽和土剪切強度。

另外，目前常規(guī)的非飽和土直剪儀的吸力控制范圍有限，其吸力控制主要應(yīng)用軸平移技術(shù)，吸力范圍取決于陶土板的量程，通常為40kPa-2MPa，所以土樣無法在2MPa以上的吸力下進行剪切試驗。因此，現(xiàn)有的通過軸平移技術(shù)控制吸力的非飽和土直剪儀，已經(jīng)無法解決高吸力控制的實際工程問題。為了解決這一問題，需要研制新的非飽和土直剪儀。水汽平衡法吸力控制技術(shù)是實現(xiàn)高吸力控制的有效途徑之一，其基本方法是在干燥器中放置一定濃度的某種化學(xué)溶液，則容器內(nèi)的蒸氣壓將與之處于平衡，這樣容器內(nèi)的相對濕度將保持不變。土樣放置在同一濕度環(huán)境中，也將與容器內(nèi)的蒸氣壓達到平衡，從而達到吸力控制的目的，吸力量測范圍為40kPa-262MPa。

本發(fā)明所提出的可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀，可以用來進行常規(guī)飽和土、非飽和土的直剪試驗研究，可以進行吸力控制下的非飽和土直剪試驗，尤其是對于吸力平衡后體積收縮的試樣，可根據(jù)試樣的直徑調(diào)節(jié)剪切環(huán)尺寸，進行高吸力下強度測試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的不足，提供一種可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀試驗裝置，可在實時條件下量測土體的直徑，得到土體在不同狀態(tài)下的體積變化，解決土體干縮與剪切盒內(nèi)壁不能貼合的問題，得到不同吸力下土體的直剪強度。該儀器設(shè)計簡便、輕巧，操作方便，一體性好，應(yīng)用范圍廣。

為達到上述發(fā)明目的，解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的構(gòu)思是：

本裝置包括上剪切盒與下剪切盒，上下剪切盒基本相同，分別包括可伸縮鋼片、鋼片抵板以及剪切外殼三部分。伸縮鋼片為彈性強的鋼材制作，具有較大的回彈性。鋼片抵板成T字形，由長方形鋼板，伸縮鋼棒，彈簧，螺絲和螺絲卡扣組成。剪切外殼為等邊三角形結(jié)構(gòu)，為剪切盒的外壁，其中三個腳點分別為固定螺孔，用來固定上下剪切盒。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種可調(diào)節(jié)剪切環(huán)直徑的非飽和土直剪儀試驗裝置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圓形伸縮鋼片、鋼片抵板以及剪切外殼；所述剪切外殼為等邊三角形，三角形的每個邊中部連接鋼片抵板，所述鋼片抵板分別在三個方向固定圓形伸縮鋼片，上、下剪切盒通過螺栓固定連接。