可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片、钢片抵板以及剪切外壳；所述剪切外壳为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板，所述钢片抵板分别在三个方向固定圆形伸缩钢片，上、下剪切盒通过螺栓固定连接。本发明专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，可解决土体干缩与剪切盒内壁不能贴合的问题，提高了非饱和土体强度测试的精度，设计简便、轻巧，操作方便，一体化性能好，应用广泛。

【技术实现步骤摘要】
可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置
本专利技术涉及一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，属于岩土工程测量仪器制造技术及测试领域。
技术介绍
非饱和土中水流速度很慢，为使土样变形、孔压均匀化，剪切试验中加载速率比饱和土要小得多，试验历时也长得多。与三轴试验相比，非饱和土直剪仪结构简单，操作方便，特别是试样厚度小，试验历时大大缩短，因而可提高试验效率。在吸力的变化过程中，土体体积变化会非常大，比如膨润土、红黏土等特殊性质的黏土土。以膨润土为类，膨润土具有非常明显的湿胀干缩特性。在进行不同吸力控制下膨润土试样的直剪试验时，土体的干化收缩会与现有的常规剪切盒内壁脱离，影响直剪试验结果的准确性。如果在非饱和大块试样上切成环刀样，如果吸力很高，也即试样含水率较低，强度高，土样易碎、不易切块成型，导致制样失败，试验费时费力。所以非常有必要设计一种可根据土样尺寸方便调节剪切环直径的新式构造剪切盒来解决非饱和土在吸力变化情况下体积变化的问题，从而更加精确的测量非饱和土剪切强度。另外，目前常规的非饱和土直剪仪的吸力控制范围有限，其吸力控制主要应用轴平移技术，吸力范围取决于陶土板的量程，通常为40kPa-2MPa，所以土样无法在2MPa以上的吸力下进行剪切试验。因此，现有的通过轴平移技术控制吸力的非饱和土直剪仪，已经无法解决高吸力控制的实际工程问题。为了解决这一问题，需要研制新的非饱和土直剪仪。水汽平衡法吸力控制技术是实现高吸力控制的有效途径之一，其基本方法是在干燥器中放置一定浓度的某种化学溶液，则容器内的蒸气压将与之处于平衡，这样容器内的相对湿度将保持不变。土样放置在同一湿度环境中，也将与容器内的蒸气压达到平衡，从而达到吸力控制的目的，吸力量测范围为40kPa-262MPa。本专利技术所提出的可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪，可以用来进行常规饱和土、非饱和土的直剪试验研究，可以进行吸力控制下的非饱和土直剪试验，尤其是对于吸力平衡后体积收缩的试样，可根据试样的直径调节剪切环尺寸，进行高吸力下强度测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，可在实时条件下量测土体的直径，得到土体在不同状态下的体积变化，解决土体干缩与剪切盒内壁不能贴合的问题，得到不同吸力下土体的直剪强度。该仪器设计简便、轻巧，操作方便，一体性好，应用范围广。为达到上述专利技术目的，解决现有技术问题，本专利技术的构思是：本装置包括上剪切盒与下剪切盒，上下剪切盒基本相同，分别包括可伸缩钢片、钢片抵板以及剪切外壳三部分。伸缩钢片为弹性强的钢材制作，具有较大的回弹性。钢片抵板成T字形，由长方形钢板，伸缩钢棒，弹簧，螺丝和螺丝卡扣组成。剪切外壳为等边三角形结构，为剪切盒的外壁，其中三个脚点分别为固定螺孔，用来固定上下剪切盒。根据上述专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案：一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片、钢片抵板以及剪切外壳；所述剪切外壳为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板，所述钢片抵板分别在三个方向固定圆形伸缩钢片，上、下剪切盒通过螺栓固定连接。所述钢片抵板成T字形，由长方形钢板，伸缩钢棒，弹簧，螺母和螺丝卡扣组成；所述长方形钢板外测中间焊接伸缩钢棒的一端，伸缩钢棒的另一端伸出剪切外壳，通过螺母固定，所述螺丝卡扣安装在螺母的外侧，螺母与剪切外壳之间设有橡胶圈以减小摩擦，所述弹簧套装在伸缩钢棒上，位于剪切外壳和长方形钢板之间。所述圆形伸缩钢片的起始端有伸出段伸出长方形钢板，伸出段上面设有测量土样直径的刻度；所述圆形伸缩钢片的末端通过固定销与长方形钢板相连，在长方形钢板内测中间安装圆形导轮，在圆形伸缩钢片外侧设有凹槽，圆形导轮与凹槽相配合，使得圆形伸缩钢片伸缩时不偏离。所述上剪切盒的剪切外壳的三个顶点分别设有贯穿的上螺孔，下剪切盒的剪切外壳的三个顶点分别设有贯穿的下螺孔，用来插进螺栓，固定上、下剪切盒；剪切外壳三个顶点分别进行圆形倒角，以免尖端剪切时破坏仪器。本专利技术与现有技术相比，具有如下显而易见的突出的实质性特点和显著优点：本专利技术在外观上是三角形而不是传统直剪盒的正方形，结构简单，所以大大减少用材。采用可伸缩内径装置，现有的非饱和土的直剪盒均由饱和土直剪盒改造，未考虑试样收缩带来的剪切误差，本试验装置在试样的周围设置收缩内径的钢环，将试样放入钢环内，可调节钢环内径，保证剪切试样完全接触剪切盒。收缩内径的钢环上有测量试样内径的刻度，在装样时可以测量土样的内径。该试验装置可以测量饱和土、非饱和土的直剪强度，同时，可以在饱和土直剪架上使用，也可以在非饱和土的吸力控制压力室内使用。这种测试方法所依托的试验装置，构造简单，设计轻巧，操作方便，一体化性能好，作用广泛。附图说明图1是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的上剪切盒俯视图。图2是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的下剪切盒俯视图。图3是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的上剪切盒侧视图。图4是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的下剪切盒侧视图。图5是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的剪切盒剖视图。图6是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的非饱和土剪切压力室剖视图。图7是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的三维图。图8是本专利技术可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置的拼装图。具体实施方式本专利技术的优选的实施例结合附图详述如下：参见图1-5，一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片1、钢片抵板8以及剪切外壳6；所述剪切外壳6为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板8，所述钢片抵板8分别在三个方向固定圆形伸缩钢片1，上、下剪切盒通过螺栓15固定连接。所述钢片抵板8成T字形，由长方形钢板7，伸缩钢棒9，弹簧10，螺母3和螺丝卡扣4组成；所述长方形钢板7外测中间焊接伸缩钢棒9的一端，伸缩钢棒9的另一端伸出剪切外壳6，通过螺母3固定，所述螺丝卡扣4安装在螺母3的外侧，螺母3与剪切外壳6之间设有橡胶圈14以减小摩擦，所述弹簧10套装在伸缩钢棒9上，位于剪切外壳6和长方形钢板7之间。长方形钢板7长为125mm±0.1mm，宽为5mm±0.1mm，高为30mm±0.1mm。伸缩钢棒9长45mm±0.1mm，半径5mm±0.1mm。螺母3半径10mm±0.1mm。所述圆形伸缩钢片1的起始端有伸出段12伸出长方形钢板7，伸出段12上面设有测量土样直径的刻度；所述圆形伸缩钢片1的末端通过固定销11与长方形钢板7相连，在长方形钢板7内测中间安装圆形导轮2，在圆形伸缩钢片1外侧设有凹槽13，圆形导轮2与凹槽13相配合，使得圆形伸缩钢片1伸缩时不偏离。圆形伸缩钢片1在松弛状态下内径为61.8mm±0.1mm，外径为64.8mm±0.1mm，高度为20mm±0.1mm，壁厚为4mm±0.2mm；在外壁距上距下端面8mm±0.1mm处有一环形凹槽13，凹槽13的深度为1mm±0.1mm，凹槽13环绕整个圆形伸缩钢片1；圆形导轮2长为125mm±0.1mm，宽1mm±0.1mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，其特征在于，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片（1）、钢片抵板（8）以及剪切外壳（6）；所述剪切外壳（6）为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板（8），所述钢片抵板（8）分别在三个方向固定圆形伸缩钢片（1），上、下剪切盒通过螺栓（15）固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，包括上、下剪切盒，其特征在于，所述上、下剪切盒包括圆形伸缩钢片（1）、钢片抵板（8）以及剪切外壳（6）；所述剪切外壳（6）为等边三角形，三角形的每个边中部连接钢片抵板（8），所述钢片抵板（8）分别在三个方向固定圆形伸缩钢片（1），上、下剪切盒通过螺栓（15）固定连接。2.根据权利要求1所述的可调节剪切环直径的非饱和土直剪仪试验装置，其特征在于，所述钢片抵板（8）成T字形，由长方形钢板（7），伸缩钢棒（9），弹簧（10），螺母（3）和螺丝卡扣（4）组成；所述长方形钢板（7）外测中间焊接伸缩钢棒（9）的一端，伸缩钢棒（9）的另一端伸出剪切外壳（6），通过螺母（3）固定，所述螺丝卡扣（4）安装在螺母（3）的外侧，螺母（3）与剪切外壳（6）之间设有橡胶圈（14）以减小摩擦，所述弹簧（10）套装在伸缩钢棒（9）上，位于剪切...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文静，韦广，刘珂，孙德安，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31