一種土體原位鉆孔剪切測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及巖土性能測試裝置，尤其是一種在原位測量細顆粒砂土，粘土和 粉土土體的抗剪強度參數的裝置。
【背景技術】
[0002] 在巖土工程技術中，土的抗剪強度指標粘聚力和內摩擦角是重要力學性質，是工 程設計計算的重要參數。通常測定土體抗剪強度指標采用的是室內剪切試驗和原位剪切 試驗。室內剪切試驗包括三軸實驗和直接剪切試驗，需要幾個小時甚至幾天時間來進行試 驗，而且通過現場取樣，試樣制作等等過程，對土體擾動非常大，排水條件也難以控制，上述 因素均會造成測試結果和實際結果出入非常大。原位剪切試驗在土體原位進行，土體保持 天然含水率和天然應力狀態，使試驗結果真實可靠。但是常規原位剪切試驗的周期長，人 力、物力、時間上的耗費較大，試驗過程中需要安裝千斤頂以及反力裝置，受場地條件制約 明顯，在工程建設項目開展前施行難度較大。
[0003] 鑒于現有室內和原位試驗方法的局限性，巖土工程界一直在尋找快速、簡易、較可 靠的確定土體，特別對軟、中、硬土體的抗剪強度參數的原位測試手段。目前在國內應用廣 泛的巖石鉆孔剪切測試裝置可以在測試現場快速檢測軟巖和無法取芯巖石的剪切強度，具 有操作簡單和測試精度高的優點，但是對于強度遠遠小于巖石的土體并不適用。國內外現 有的鉆孔土體剪切測試裝置構造過于復雜，鉆孔后不能保證洞口附近實驗面的絕對平整和 試驗儀器與孔洞軸線垂直，并且由于鉆孔原因經常會導致洞口坍塌，導致無法正常安裝測 試裝置。 【實用新型內容】
[0004] 鑒于以上陳述的已有方案或相關技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種土 體原位鉆孔剪切測試裝置，能夠方便快捷地在巖土工程建設中確定工程現場土體的抗剪強 度參數。而且對于軟、中、硬土體均適用。
[0005] 為了實現上述目的，本實用新型的技術解決方案是：
[0006] -種土體原位鉆孔剪切測試裝置，其主要由操作平臺100、豎向拉力機構200、剪 切探頭300、支承油缸和加壓氣栗400組成；操作平臺100為一具有四腳支架的平臺；一對 支承油缸（520和530)將豎向拉力機構200支承在操作平臺100上；拉桿600的一端與豎 向拉力機構200的動力輸出端相連，其另一端通過柔性掛鏈610掛置剪切探頭300,豎向拉 力機構200為拉桿600的豎向運動提供動力；剪切探頭300具有兩塊環形鋸齒剪切板：即第 一環形鋸齒剪切板310和第二環形鋸齒剪切板320，雙向活塞氣缸330的氣缸與第一環形鋸 齒剪切板310固聯，雙向活塞氣缸330的活塞332與第二環形鋸齒剪切板320固聯；雙向活 塞氣缸330的左氣缸333和右氣缸334分別通過氣路與加壓氣栗400氣路連接；操作平臺 100上設置有反應支承油缸油壓的壓力表510 ;加壓氣栗400氣路設置有反應氣路壓力的氣 壓表410。
[0007] 采用如上的結構，豎向拉力機構帶動拉桿在豎直方向運動，運動產生的作用于支 承油缸的反作用力（此反作用力與土樣剪切力數值相等）與剪切面積的比值（此比值即剪 切應力）顯示在測力計上。環形鋸齒剪切板外部邊緣布置兩排剪切齒，在施加正應力時剪 切齒嵌入到孔壁土體中來增加咬合作用，同時剪切板的剪切面有效面積是確定的，結合剪 切拉力可以確定剪切應力。所述的加壓工具可以根據實際需要采用不同規格的產品。
[0008] 試驗時在不同鉆孔位置上進行不同正應力下的孔壁土體剪切試驗，并利用不同正 應力下的土體剪切破壞試驗數據繪制破壞曲線，用以確定土體抗剪強度指標。
[0009] 本實用新型裝置實驗時，鉆孔剪切試驗可以在原位快速確定土體粘聚力和內摩擦 角，且相對于室內試驗和鉆孔剪切試驗得到的數據更加簡單和精確，裝置便攜性好：構造簡 單，一個人就可以完成試驗操作和數據的采集，可以快速根據現場試驗的結果決定是否繼 續多組試驗，比室內三軸試驗和直剪試驗對土的擾動性小適用性強，可直接利用工程初期 地質勘查階段的取土鉆孔進行試驗，不重復鉆孔，不浪費資源。
【附圖說明】 [0010] 如下：
[0011] 圖1為本實用新型一種土體原位鉆孔剪切測試裝置整體示意圖。
[0012] 圖2為本實用新型剪切探頭縱向剖面圖。
[0013] 圖3為本實用新型剪切探頭俯視圖。
[0014] 圖4為本實用新型環形鋸齒剪切板立體圖。。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清晰，下面結合附圖對本實用新 型作進一步的描述。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實 用新型。
[0016] 如圖1-圖4可看到本實用新型土體原位鉆孔剪切測試裝置主要由操作平臺100、 豎向拉力機構200、剪切探頭300、支承油缸和加壓氣栗400組成；操作平臺100為一具有四 腳支架（120為支架之一）的平臺；一對支承油缸（520和530)將豎向拉力機構200支承在 操作平臺100上；拉桿600的一端與豎向拉力機構200的動力輸出端相連，其另一端通過柔 性掛鏈610掛置剪切探頭300,豎向拉力機構200為拉桿600的豎向運動提供動力，豎向 拉力機構200可采用電機帶動的蝸輪減速機構、卷揚機構；也可采用手動升降機構，圖1中 210為米用手動機構時的施力桿。柔性掛鏈610懸掛在拉桿600的一端頭，其上掛置剪切 探頭300,這種柔性的懸掛使得剪切探頭更容易保持與地心的垂直，使其比較準確地沿鉆 孔中心線升降。剪切探頭300具有兩塊環形鋸齒剪切板：即第一環形鋸齒剪切板310和第 二環形鋸齒剪切板320,雙向活塞氣缸330的氣缸與第一環形鋸齒剪切板310固聯，雙向活 塞氣缸330的活塞332與第二環形鋸齒剪切板320固聯；雙向活塞氣缸330的左氣缸333 和右氣缸334分別通過氣路與加壓氣栗400氣路連接，這樣可分別地控制活塞的走向；操作 平臺100上設置有反應支承油缸油壓的壓力表510 ;加壓氣栗400氣路設置有反應氣路壓 力的氣壓表410。
[0017] 實際實施時，調整四腳支架使操作平臺與孔洞軸線