[實用新型]一種疊環式環剪儀

有效

• 申請號: 201820172462.5
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN208125529U
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 陳志超;柳侃;葉龍珍;張智超
• 申請（專利權）人: 福建省地質工程勘察院
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 江蘇樓沈律師事務所 32254
• 代理人: 呂欣

本實用新型屬于巖土測試技術和變形模擬領域，特別用于土體連續大位移剪切變形特征研究和復雜結構土體變形模擬，具體為一種疊環式環剪儀，包括豎向加壓機構、扭轉機構、豎向輔助施壓機構以及疊環剪切盒機構；疊環剪切盒機構設于扭轉機構上，能在扭轉機構的帶動下轉動；豎向加壓機構能通過豎向輔助施壓機構向疊環剪切盒機構施加豎向壓力；可進行不同高度巖土試樣的無限變形環形剪切，并能使試樣在變形過程中具有一定的自由性和連續性；也可用于研究不同材料接觸面變形規律、模擬復雜結構土層滑坡長距離變形以及軟弱層搜索。

技術領域

本實用新型屬于巖土測試技術和變形模擬領域，特別用于土體連續大位移剪切變形特征研究和復雜結構土體變形模擬，具體為一種疊環式環剪儀。

背景技術

自然界土體結構復雜，在同樣復雜的應力的作用下存在多種剪切變形過程，如可以形成帶狀的塑性變形，也可以以某一軟弱面形成近似面狀的剛性滑移，更有碎石在剪切帶附近形成的滾動變形。另外，如果考慮時間和空間維度，剪切帶的形態和強度特征則更為復雜。土體的這種復雜性質使一般的力學模型都無法對其進行有效的解釋，因此，人們更希望通過剪切試驗模擬其變形過程，從而出現了諸如直剪試驗、三軸試驗、單剪試驗、環剪試驗和空心扭剪試驗等多種試驗手段來獲得土體的抗剪強度參數和變形特征。

對于土體或者類土體的強度參數應用最廣的是直剪試驗和三軸試驗。直剪試驗是通過上下剪切盒相對移動，使土體沿預設剪切面剪切變形，并通過獲取剪切過程中的豎向壓力和水平力關系得出抗剪強度參數。雖然，直剪試驗操作簡單，但也存在明顯的缺點：1、直剪試驗采用固定剪切面，但多數物體在破壞前后均存在彈性變形和塑性變形階段，剪應變集中區和變形破壞區應呈帶狀而非面狀，采用固定剪切面得出的強度參數與實際情況存在差距；2、采用固定剪切面容錯率低，對試樣均勻性較為敏感，其成果易受剪切面附近的堅硬塊體、缺陷等不均勻物質影響；3、剪切過程由于上下試樣的錯動，使剪切面積發生變化，影響實驗結果；4、直剪試驗剪切距離較小，無法完成大位移剪切。三軸試驗雖然對于剪切面的寬度和位置提供一定的自由度，但是其同樣具有易受剪切面附近的堅硬塊體、缺陷等不均勻物質影響以及剪切距離小的問題。另外，三軸試驗對制樣要求較高，容易因為樣品的缺陷產生附加的拉張和鼓脹現象。而空心扭剪試驗是在三軸試驗的基礎上施加水平向的扭力，其主要目的在于控制主應力軸方向的變化，因此存在的問題與三軸試驗相同。

目前也有通過單剪試驗獲取土體試樣剪切特性，單剪儀實際是通過增加剪切面使試樣剪切變形過程趨于連續。但受疊環約束作用，其本質仍為直剪試驗，一定程度上仍存在直剪試驗的問題。另外，單軸試驗同樣無法完成大位移的剪切過程。

對于土體大位移剪切一般則采用環剪儀。環剪試驗是獲取土體殘余強度的較好方法。其采用環形扭轉剪切，剪切面積不變且具有無限的剪切位移，有效的解決了直剪試驗中的部分問題。但由于其仍采用單一剪切面，得出成果仍為單一界面的滑動摩擦力，無法考慮剪切變形過程中產生的其他變形狀態和其他潛在剪切面的位移，且對試樣均勻性仍較為敏感。如中國專利CN106644765A公開的一種用于室內試驗樁土界面的環剪儀，包括扭剪裝置、豎向壓力伺服裝置、支架、位移計及樣本剪切盒，所述扭剪裝置處于環剪儀的底部，所述樣本剪切盒安裝在下底板上，所述下底板與扭剪裝置轉動連接，所述豎向壓力伺服裝置壓在所述樣本剪切盒上方，所述位移計安裝在豎向壓力伺服裝置上并用于檢測樣本剪切盒位移的數據，所述樣本剪切盒中設置有被檢測土樣及樁體樣本。以及中專利 CN105067453公開了一種圓環形土樣的環剪儀，包括工作架、驅動裝置和加壓裝置，它還包括旋轉盤、固定套筒、加壓餅、扭矩傳感器和扭矩傳感器固定架，旋轉盤的圓盤中心固定圓柱形的轉臺，旋轉盤與驅動裝置傳動連接；固定套筒在旋轉盤上方，固定套筒與工作臺固定，靜臺可轉動固定在轉臺上，加壓餅中心具有通孔、二側設有加壓連接塊，連有加壓裝置，加壓餅下端具有環狀凸起；工作臺上固定支撐桿，扭矩傳感器固定架固定在支撐桿上，扭矩傳感器固定在扭矩傳感器固定架上，扭矩傳感器下端設有定位梢，靜臺上端連有連接柱，連接柱的上端面設有定位孔，所述定位梢落入定位孔中。它可測定圓環形土樣環形方向抗剪強度，以便更加全面了解土、砂石等力學性能。