一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于大尺寸土工直剪儀的防漏靜動力剪切盒裝置。由剪切盒底板、剪切盒承土支架、剪切盒側限框、高強度彈簧組、豎向約束支架、約束直線導軌、約束滑塊和豎向荷載加載板組成。下剪切盒承土支架、高強度彈簧組、豎向約束支架固定在下剪切盒底板，下剪切盒側限框與高強度彈簧組連接固定并與下剪切盒承土支架嵌套構成下剪切盒，上剪切盒側限框與豎向荷載加載板構成上剪切盒，上下剪切盒內部為體積可變的封閉長方體空間，剪切過程中試驗土體不會漏出。下剪切盒側限框端部通過約束直線導軌、約束滑塊與豎向約束支架連接固定，使整個剪切盒裝置只能豎向運動，并始終保持水平。本發明能妥善克服剪切盒漏土問題和加載板不水平問題，并能實現土體的靜動力直剪試驗和土?土工合成材料界面靜動力直剪試驗等多種試驗模式。
【專利說明】
一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置
技術領域
[0001]本發明屬巖土工程技術領域，具體涉及一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，可以克服在大尺寸土工直剪儀上進行靜動力直剪試驗的漏土問題，可以實現多種大尺寸土工直剪試驗，包括土體靜動力直接剪切試驗和界面靜動力直接剪切試驗。
【背景技術】
[0002]直接剪切試驗是巖土工程中測試土體剪切強度的重要試驗方法，土工直剪儀是實現直接剪切試驗的試驗平臺，是巖土工程試驗領域最基礎也是最重要的試驗儀器之一。目前廣泛采用的土工直剪儀剪切盒的尺寸一般較小，而有較大尺寸剪切盒的土工直剪儀往往普遍存在剪切過程中剪切盒漏土、豎向加載板發生不水平或翹轉情況等問題，嚴重影響了試驗模擬力學過程的精度和試驗采集數據的可靠性。由于上述問題的存在，目前亟需研制出能夠在一般土工直剪儀上應用，以期能妥善克服漏土問題和加載板不水平問題的，并能應用于土工靜動力直剪試驗的剪切盒裝置。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置。
[0004]本發明提出的一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，由下剪切盒和上剪切盒組成，其中:
下剪切盒作為整個裝置的下部結構，由下剪切盒底板1、下剪切盒承土支架2、下剪切盒側限框3、高強度彈簧組4、豎向約束支架7、約束直線導軌8和約束滑塊9組成，其中:下剪切盒承土支架2、高強度彈簧4和豎向約束支架7為預制的鋼制構件，下剪切盒側限框3與下剪切盒承土支架2相嵌套，形成向上開放的容積固定的半封閉長方體空間，用于盛納土工直剪試驗土體;下剪切盒承土支架2通過高強螺栓固定在下剪切盒底板I上，豎向約束支架7通過高強螺栓固定于下剪切盒底板I上的四周，高強度彈簧組4上端用高強螺栓與下剪切盒側限框3下端固定，下端固定于下剪切盒底板I上，約束直線導軌8通過高強螺栓固定于豎向約束支架7上，與約束直線導軌8相匹配的約束滑塊9用高強螺栓固定于下剪切盒側限框3端部的加強肋上，高強度彈簧4、豎向約束支架7、約束直線導軌8、約束滑塊9組成的約束體系使得下剪切盒側限框在豎向力作用下只有豎直向下運動的自由度；
上剪切盒作為整個裝置的上部結構，由上剪切盒側限框5和豎向荷載加載板6組成，上剪切盒側限框5上端與豎向荷載加載板6用高強螺栓固定，構成向下開放的容積固定的半封閉長方體空間，用于盛納直剪試驗土體。
[0005]本發明中，下剪切盒承土支架2、下剪切盒側限框3、上剪切盒側限框5和豎向荷載加載板6為水平界面尺寸完全相同的矩形框型鋼制構件，共同圍繞形成長方體空間盛納直剪試驗土體，其水平矩形截面的長邊與短邊之比為3:1，矩形下剪切盒側限框3的4個端部設有加強肋板，用于固定4個約束滑塊9。
[0006]本發明中，固定于下剪切盒底板I上的豎向約束支架7有4個，--對應4個固定于下剪切盒側限框3加強肋板上的約束直線導軌8。
[0007]本發明中，連接并固定于下剪切盒底板I和下剪切盒側限框3之間的高強度彈簧組4在剪切盒兩端均勻分布，能夠保證在均布豎向荷載作用下，下剪切盒側限框3保持水平不發生翹轉。
[0008]本發明的工作過程:
本發明為基于大尺寸土工直剪儀的裝置，不同試驗目的和功能對應于不同的工作過程，下面簡述土體靜動力直接剪切試驗、土工合成材料-土界面靜動力直接剪切試驗的工作過程。
[0009]1、土體靜動力直接剪切試驗模式的工作過程如下:將上剪切盒側限框5對齊下剪切盒側限框3放置于下剪切盒側限框3上，將試驗土體10放入下剪切盒承土支架2與下剪切盒側限框3、上剪切盒側限框5共同形成的向上開放半空間中，并將長方形半開放空間完全填滿，對試驗土體使用工具進行必要的搗實操作，隨后將豎向荷載加載板6放置于上剪切盒側限框5上并用高強螺栓固定，將試驗土體完全密封在封閉的長方體剪切盒空間內，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪儀的規范操作，進行土體的靜力直接剪切試驗或動力直接剪切試驗。參照圖1?圖6。
[0010]2、土工合成材料-土界面靜動力直接剪切試驗的工作過程如下:將試驗土體10放入下剪切盒承土支架2與下剪切盒側限框3共同形成的向上開放半空間中，并將長方形半開放空間完全填滿，對試驗土體使用工具進行必要的搗實操作，將上剪切盒側限框5對齊下剪切盒側限框3放置于下剪切盒側限框3上，將土工合成材料11用高強膠貼附與豎向荷載加載板6下表面上，隨后將豎向荷載加載板6放置于上剪切盒側限框5下段并用高強螺栓固定，將試驗土體完全密封在封閉的長方體剪切盒空間內，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪儀的規范操作，進行土體的靜力直接剪切試驗或動力直接剪切試驗。參照圖1?圖5和圖7。
[0011]本發明的有益效果:
本發明裝置的最大優點是設計了一種彈簧式可變形剪切盒試驗裝置，能夠有效避免傳統土工直剪試驗中出現的漏土現象，將上剪切盒做為一個整體可以有效避免一般土工直剪試驗中出現的豎向加載板不水平、發生翹轉的現象，有效地提高了試驗模擬的準確性，提高了試驗精度。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的不意圖。
[0013]圖2為本發明的前視圖。
[0014]圖3為本發明的左視圖。
[0015]圖4為本發明的右視圖。
[0016]圖5為本發明的俯視圖。
[0017]圖6為本發明的土體靜動力直接剪切試驗示意圖。
[0018]圖7為本發明土工合成材料-土界面靜動力直接剪切試驗示意圖。
[0019]圖中標號:I為下剪切盒底板，2為下剪切盒承土支架，3為下剪切盒側限框，4為高強度彈簧組，5為上剪切盒側限框，6為豎向荷載加載板，7為豎向約束支架，8為約束直線導軌，9為約束滑塊，10為直剪試驗的試驗土體，11為直剪試驗的土工合成材料。
【具體實施方式】
[0020]本發明為多功能試驗儀器，不同試驗目的和功能對應于不同的工作過程，下面通過實施例進一步描述本發明。
[0021]實施例1
本發明提出的一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，由下剪切盒、上剪切盒兩部分組成，其中:
下剪切盒作為整個裝置的下部結構，由下剪切盒底板1、下剪切盒承土支架2、下剪切盒側限框3、高強度彈簧組4、豎向約束支架7、約束直線導軌8、約束滑塊9組成，其中下剪切盒承土支架2、高強度彈簧4、豎向約束支架7為預制的鋼制構件，使用高強螺栓固定在下剪切盒底板I上，高強度彈簧組4上端用高強螺栓與下剪切盒側限框3下端固定，約束直線導軌8用高強螺栓固定在豎向約束支架上，與約束直線導軌8相匹配的約束滑塊9用高強螺栓固定在下剪切盒側限框3端部的加強肋上，高強度彈簧4、豎向約束支架7、約束直線導軌8、約束滑塊9組成的約束體系使得下剪切盒側限框在豎向力作用下只有豎直向下運動的自由度，只能作有限豎向運動的下剪切盒側限框與下剪切盒承土支架2構成向上開放的容積可變的半封閉長方體空間，用于盛納直剪試驗土體；
上剪切盒作為整個裝置的上部結構，由上剪切盒側限框5、豎向荷載加載板6組成，上剪切盒側限框5上端與豎向荷載加載板6用高強螺栓固定，構成向下開放的容積固定的半封閉長方體空間，用于盛納直剪試驗土體；
本發明中下剪切盒承土支架2、下剪切盒側限框3、上剪切盒側限框5、豎向荷載加載板6為水平界面尺寸完全相同的矩形框型鋼制構件，共同圍繞形成長方體空間盛納直剪試驗土體，其水平矩形截面的長邊與短邊之比為3:1，下剪切盒側限框3矩形4個端部有加強肋板，用于固定4個約束滑塊9;
本發明中固定于下剪切盒底板I上的豎向約束支架7有4個，--對應4個固定于下剪切盒側限框3加強肋板上的約束直線導軌8;
本發明中連接并固定于下剪切盒底板I和下剪切盒側限框3之間的高強度彈簧組4在剪切盒兩端均勻分布，能夠保證在均布豎向荷載作用下，下剪切盒側限框3保持水平不發生翹轉。
[0022]土體靜動力直接剪切試驗模式的工作過程如下:將上剪切盒側限框5對齊下剪切盒側限框3放置于下剪切盒側限框3上，將試驗土體10放入下剪切盒承土支架2與下剪切盒側限框3、上剪切盒側限框5共同形成的向上開放半空間中，并將長方形半開放空間完全填滿，對試驗土體使用工具進行必要的搗實操作，隨后將豎向荷載加載板6放置于上剪切盒側限框5上并用高強螺栓固定，將試驗土體完全密封在封閉的長方體剪切盒空間內，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪儀的規范操作，進行土體的直接剪切試驗。參照圖1?6，本領域的技術人員均能順利實施。
[0023]實施例2
采用實施例1所述的裝置，土工合成材料-土界面靜動力直接剪切試驗模式的工作過程如下:將試驗土體10放入下剪切盒承土支架2與下剪切盒側限框3共同形成的向上開放半空間中，并將長方形半開放空間完全填滿，對試驗土體使用工具進行必要的搗實操作，將上剪切盒側限框5對齊下剪切盒側限框3放置于下剪切盒側限框3上，將土工合成材料11用高強膠貼附與豎向荷載加載板6下表面上，隨后將豎向荷載加載板6放置于上剪切盒側限框5下段并用高強螺栓固定，將試驗土體完全密封在封閉的長方體剪切盒空間內，以上工作完成后，方可按照一般土工直剪儀的規范操作，進行土體的直接剪切試驗。參照圖1?5及圖7，本領域的技術人員均能順利實施。
【主權項】
1.一種用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，由下剪切盒和上剪切盒組成，其特征在于: 下剪切盒作為整個裝置的下部結構，由下剪切盒底板(I)、下剪切盒承土支架(2)、下剪切盒側限框(3)、高強度彈簧組(4)、豎向約束支架(7)、約束直線導軌(8)和約束滑塊(9)組成，其中:下剪切盒承土支架(2)、高強度彈簧(4)和豎向約束支架(7)為預制的鋼制構件，下剪切盒側限框(3)與下剪切盒承土支架(2)相嵌套，形成向上開放的容積固定的半封閉長方體空間，用于盛納土工直剪試驗土體;下剪切盒承土支架(2)通過高強螺栓固定在下剪切盒底板(I)上，豎向約束支架(7)通過高強螺栓固定于下剪切盒底板(I)上的四周，高強度彈簧組(4)上端用高強螺栓與下剪切盒側限框(3)下端固定，下端固定于下剪切盒底板(I)上，約束直線導軌(8)通過高強螺栓固定于豎向約束支架(7)上，與約束直線導軌(8)相匹配的約束滑塊(9)用高強螺栓固定于下剪切盒側限框(3)端部的加強肋上，高強度彈簧(4)、豎向約束支架(7)、約束直線導軌(8)、約束滑塊(9)組成的約束體系使得下剪切盒側限框在豎向力作用下只有豎直向下運動的自由度； 上剪切盒作為整個裝置的上部結構，由上剪切盒側限框(5)和豎向荷載加載板(6)組成，上剪切盒側限框(5)上端與豎向荷載加載板(6)用高強螺栓固定，構成向下開放的容積固定的半封閉長方體空間，用于盛納直剪試驗土體。2.根據權利要求1所述的用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，其特征在于下剪切盒承土支架(2)、下剪切盒側限框(3)、上剪切盒側限框(5)和豎向荷載加載板(6)為水平界面尺寸完全相同的矩形框型鋼制構件，共同圍繞形成長方體空間盛納直剪試驗土體，其水平矩形截面的長邊與短邊之比為(3):(1)，矩形下剪切盒側限框(3)的4個端部設有加強肋板，用于固定4個約束滑塊(9)。3.根據權利要求1所述的用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，其特征在于下固定于下剪切盒底板(I)上的豎向約束支架(7)有4個，一一對應4個固定于下剪切盒側限框(3)加強肋板上的約束直線導軌(8)。4.根據權利要求1所述的用于大尺寸土工直剪儀的靜動力防漏剪切盒裝置，其特征在于下連接并固定于下剪切盒底板(I)和下剪切盒側限框(3)之間的高強度彈簧組(4)在剪切盒兩端均勻分布，能夠保證在均布豎向荷載作用下，下剪切盒側限框(3)保持水平不發生翹轉。
【文檔編號】G01N3/24GK106018124SQ201610332577
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】馮世進, 沈陽, 黃茂松
【申請人】同濟大學