[發明專利]一種機械十字板剪切儀及其使用方法

有效

• 申請號: 201710601319.3
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107389472B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 張瑞棋;朱耀庭;諸葛愛軍;李立新;劉愛民;朱勝利;陳運濤;侯晉芳;徐賓賓
• 申請（專利權）人: 中交天津港灣工程研究院有限公司;天津港灣工程質量檢測中心有限公司;中國港灣工程有限責任公司;中交第一航務工程局有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

本發明公開了一種機械十字板剪切儀及其使用方法，包括中心轉軸、十字板頭、外套管、管靴和扭矩測量裝置，中心轉軸安放在外套管內部，外套管底端固定連接管靴，中心轉軸底端連接十字板頭；該十字板剪切儀在進行現場十字板剪切試驗時，通過增加護管和管靴消除土體對軸桿的摩擦力和機械阻力扭矩，在測定土體不排水抗剪強度時直接可以測出實際土體不排水抗剪強度，計算得出的指標更接近真實值。

技術領域

本發明屬于巖土工程原位測試的裝置，具體的是涉及一種機械十字板剪切儀及其使用方法。

背景技術

在巖土工程勘察領域，為了測定飽和軟黏土的不排水抗剪強度、重塑土的不排水抗剪強度和土體的靈敏度，通常采用原位十字板剪切試驗。原位十字板剪切儀分為有機械式和電測式，而機械式十字板儀主要結構為測力裝置、外套管、內十字板軸桿、十字板頭；電測十字板主要結構為數據采集系統、貫入力裝置、軸桿、導線、帶扭力傳感器十字板頭。

機械式十字板在測量土體不排水抗剪強度時，扭轉力矩為土體對十字板頭和軸桿扭轉力矩之和。在測試的過程中，因為土體對軸桿的摩擦力和機械阻力，所以測出排水抗剪強度比實際的土體不排水抗剪強度大，影響試驗參數的準確性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種機械十字板剪切儀及其使用方法，該十字板剪切儀在進行現場十字板剪切試驗時，通過增加護管和管靴消除土體對軸桿的摩擦力和機械阻力扭矩，在測定土體不排水抗剪強度時直接可以測出實際土體不排水抗剪強度，計算得出的指標更接近真實值。

本發明是通過以下技術方案實現的：

下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。

一種機械十字板剪切儀，包括中心轉軸、十字板頭、外套管、管靴和扭矩測量裝置，

中心轉軸安放在外套管內部，外套管底端固定連接管靴，中心轉軸底端連接十字板頭；

扭矩測量裝置包括安裝架、手搖柄、第一直齒輪、第二直齒輪、蝸桿、蝸輪、C型開口鋼環、連接臂，手搖柄通過軸承支座安裝在安裝架上，手搖柄連接第一直齒輪，第一直齒輪和第二直齒輪嚙合，第二直齒輪同軸固定在蝸桿上，蝸桿的兩端通過軸承支座轉動安裝在安裝架上，蝸桿與蝸輪嚙合，蝸輪轉動安裝在安裝架上，手搖柄通過第一直齒輪和第二直齒輪驅動蝸桿旋轉，蝸桿驅動蝸輪轉動；C型開口鋼環的一端固定在蝸輪上，C型開口鋼環的另一端與連接臂連接，安裝架的中心設置有用于穿入中心轉軸的軸孔，中心轉軸頂端穿過安裝架的軸孔并與連接臂的內端通過鍵連接；蝸輪上還固定設置有用于固定安裝百分表的安裝支架；安裝架底端設置有用于緊固外套管制緊機構，以使外套管頂端與安裝架固定。

在上述技術方案中，連接臂的與中心轉軸連接端設置有用于安裝中心轉軸的安裝孔，該安裝孔內壁設置有鍵槽，中心轉軸上也設置有鍵槽，安裝時，中心轉軸裝入連接臂的的安裝孔中，將中心轉軸的鍵槽和連接臂安裝孔的鍵槽對齊，然后放入鍵，使連接臂與中心轉軸固定。

在上述技術方案中，中心轉軸和外套管之間設置有導輪。

在上述技術方案中，管靴為十字型，十字板頭可以收納在管靴內。

機械十字板剪切儀的使用方法如下：

步驟一：在試驗點位置按測試深度要求預鉆孔，然后將外部帶有外套管和管靴的中心轉軸和十字板頭下放到孔底，下放過程中十字板頭收納在管靴內，從而防止十字板頭下放時受土體阻力而導致中心轉軸與十字板頭連接處發生彎折變形；下放到指定深度后，下推中心轉軸，使十字板頭伸出管靴插入待測試土體；

步驟二：安裝扭矩測量裝置，將中心轉軸穿過安裝扭矩測量裝置的安裝架的軸孔，并使中心轉軸裝入連接臂的的安裝孔中，將中心轉軸的鍵槽和連接臂安裝孔的鍵槽對齊，然后放入鍵，使連接臂與中心轉軸固定；并擰緊外套管制緊頂桿，將外套管制緊頂桿與安裝架固定；最后，將百分表安裝在蝸輪上的安裝支架上，使百分表的測頭端與連接臂的外端接觸，并將百分表調整至零位；