一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，包括用于安放粘性土樣品控制試樣受力的試樣盒、通過側(cè)向壓力表與側(cè)向液壓泵相連的側(cè)向測力千斤頂以及通過固定支架錨固的側(cè)向位移指示表，還包括通過地錨錨固、位于試樣盒外側(cè)的承力框架座，所述承力框架座內(nèi)側(cè)壁與試樣盒外側(cè)壁分別與側(cè)向測力千斤頂?shù)膬啥讼嗟挚浚鰝?cè)向位移指示表與試樣盒外側(cè)壁相連、且檢測方向與側(cè)向測力千斤頂布置方向平行。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝、能夠真實有效地獲取粘性土體抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)、適應(yīng)各種場地的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于粘性土檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及粘性土檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在工程地質(zhì)勘察及其工程建設(shè)中，為了獲取粘性土的抗剪強(qiáng)度值，需要使用儀器對其進(jìn)行測試。
[0003]由于目前室內(nèi)試驗的試樣采取具有局限性，受人為及天氣影響的因素較多，試樣多為土塊，且體積偏小，易于擾動，而現(xiàn)有的大型直剪試驗裝置所用的豎向堆載不僅占用場地大，而且容易出事故，因此，不能全面的反映粘性土體的真實強(qiáng)度。同時，現(xiàn)有的大型直剪試驗裝置只能檢測水平地面上的試樣而無法對坡面上的試樣進(jìn)行檢測，適用場合有限。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝、能夠真實有效地獲取粘性土體抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)、適應(yīng)各種場地的特點(diǎn)。
[0005]本實用新型提供的一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，包括用于安放粘性土樣品控制試樣受力的試樣盒、通過側(cè)向壓力表與側(cè)向液壓泵相連的側(cè)向測力千斤頂以及通過固定支架錨固的側(cè)向位移指示表，還包括通過地錨錨固、位于試樣盒外側(cè)的承力框架座，所述承力框架座內(nèi)側(cè)壁與試樣盒外側(cè)壁分別與側(cè)向測力千斤頂?shù)膬啥讼嗟挚?，所述?cè)向位移指示表與試樣盒外側(cè)壁相連、且檢測方向與側(cè)向測力千斤頂布置方向平行。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述承力框架座頂面設(shè)有橫力梁，所述地錨突出于承力框架座的錨桿上設(shè)有用于限位的栓釘，所述試樣盒內(nèi)設(shè)有用于設(shè)置于粘性土樣品頂面的下平板，所述下平板頂面由下至上依次設(shè)有滾軸和上平板，所述滾軸為多個且垂直于側(cè)向測力千斤頂布置方向，所述上平板頂面設(shè)有垂向測力千斤頂，所述垂向測力千斤頂?shù)捻斆媾c橫力梁相抵靠，所述垂向測力千斤頂通過垂向壓力表與垂向液壓泵相連，所述上平板頂面設(shè)有通過固定支架錨固的垂向位移指示表，垂向位移指示表檢測方向與垂向測力千斤頂布置方向平行。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述滾軸之間等距并排設(shè)置。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述滾軸為5個。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述承力框架座頂面通過螺栓與橫力梁相連。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述地錨、承力框架座、橫力梁、試樣盒、下平板、上平板、滾軸和固定支架均為鋼制。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述地錨穿過承力框架座四角的預(yù)留孔。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述試樣盒長寬高分別為40cmX40cmX 15cm。
[0013]本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，具有以下有益效果:由于現(xiàn)有的大型直剪試驗裝置豎向加荷采用堆載的方法，所以只能檢測水平地面上的試樣而無法對坡面上的試樣進(jìn)行檢測，并且占用場地大、易出事故，而本實用新型豎向加荷采用垂向測力千斤頂模擬豎向加荷，并且可以分級施加，不僅穩(wěn)定性更好、對場地要求低、占用面積小，安全性也大為提高，更為重要的是適應(yīng)各種場地需要，除了水平地面，對坡度在15°以內(nèi)坡面上的試樣也能進(jìn)行檢測，特別是隨著渠道開挖深度或沿著結(jié)構(gòu)面如長大裂隙面發(fā)育方向也能進(jìn)行大型剪切試驗，解決了現(xiàn)有豎向堆載無法在坡面上穩(wěn)定施加荷載的工程問題，而這一問題的解決也使得側(cè)向荷載施力穩(wěn)定，加力更連貫、更均勻。而在下平板和上平板之間通過設(shè)置5?6個滾軸，不僅在豎向加荷時使試樣土體的受力更均勻，而且減小了側(cè)向加載時沿側(cè)向產(chǎn)生的摩擦力，提高了對試樣側(cè)向抗剪強(qiáng)度檢測時的檢測精度，而只設(shè)置5?6個滾軸是通過大量的試驗得到的數(shù)據(jù)，如果太少就不能將豎向荷載均勻地分布到試樣土體上，而太多又會增加上、下平板與滾軸之間的摩擦力，不適當(dāng)?shù)靥岣吣Σ亮υ谑芰w系中的比例，從而影響到檢測精度。并且本實用新型還能根據(jù)試樣尺寸的要求進(jìn)行調(diào)整，如承力框架座的尺寸及地錨錨固的深度，更有利于整個裝置的加荷能力，能更真實地測試粘性土的剪切強(qiáng)度。同時，與現(xiàn)有的大型直剪試驗裝置相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)方便、易于安裝、制樣快捷、操作簡單方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為應(yīng)用本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置試驗后剪切應(yīng)力一側(cè)向位移關(guān)系曲線圖；
[0017]圖4為應(yīng)用本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置試驗后剪切應(yīng)力一豎向正應(yīng)力擬合示意圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實施例不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
[0019]參見圖1至圖2，本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，包括地錨1、承力框架座2、橫力梁3、螺栓4、栓釘5、試樣盒6、下平板7a、上平板7b、滾軸8、垂向液壓泵9、垂向壓力表10、垂向測力千斤頂11、垂向位移指示表12、側(cè)向液壓泵13、側(cè)向壓力表14、側(cè)向測力千斤頂15、側(cè)向位移指示表16和固定支架17。
[0020]所述試樣盒6用于安放粘性土樣品控制試樣受力，所述試樣盒6長寬高分別為40cmX40cmX 15cm,該尺寸與試樣盒6中的粘土試樣的尺寸相同。所述側(cè)向測力千斤頂15通過側(cè)向壓力表14與側(cè)向液壓泵13相連，所述側(cè)向位移指示表16通過固定支架17錨固。所述承力框架座2通過地錨I錨固并位于試樣盒6外側(cè)，所述地錨I穿過承力框架座2四角的預(yù)留孔。試樣盒6、承力框架座2的尺寸及地錨I錨固的深度還能根據(jù)試樣尺寸的要求進(jìn)行調(diào)整，更有利于整個裝置的加荷能力，能更真實地測試粘性土的剪切強(qiáng)度。所述承力框架座2內(nèi)側(cè)壁與試樣盒6外側(cè)壁分別與側(cè)向測力千斤頂15的兩端相抵靠。所述側(cè)向位移指示表16與試樣盒6外側(cè)壁相連、且檢測方向與側(cè)向測力千斤頂15布置方向平行。本實用新型豎向加荷采用垂向測力千斤頂15模擬豎向加荷，并且可以分級施加，不僅穩(wěn)定性更好、對場地要求低、占用面積小，安全性也大為提高，更為重要的是適應(yīng)各種場地需要，除了水平地面，對坡度在15°以內(nèi)坡面上的試樣也能進(jìn)行檢測，特別是隨著渠道開挖深度或沿著結(jié)構(gòu)面如長大裂隙面發(fā)育方向也能進(jìn)行大型剪切試驗，解決了現(xiàn)有豎向堆載無法在坡面上穩(wěn)定施加荷載的工程問題，而這一問題的解決也使得側(cè)向荷載施力穩(wěn)定，加力更連貫、更均勻。
[0021]所述承力框架座2頂面通過螺栓4與橫力梁3相連，所述地錨I突出于承力框架座2的錨桿上設(shè)有用于限位的栓釘5。所述試樣盒6內(nèi)設(shè)有用于設(shè)置于粘性土樣品頂面的下平板7a，所述下平板7a頂面由下至上依次設(shè)有滾軸8和上平板7b。所述滾軸8為多個且垂直于側(cè)向測力千斤頂15布置方向，所述滾軸8之間等距并排設(shè)置，在本實施例中，所述滾軸8為5個，當(dāng)然，也可以為6個。所述上平板7b頂面設(shè)有垂向測力千斤頂11，所述垂向測力千斤頂11的頂面與橫力梁3相抵靠，所述垂向測力千斤頂11通過垂向壓力表10與垂向液壓泵9相連。所述上平板7b頂面設(shè)有通過固定支架17錨固的垂向位移指示表12，垂向位移指示表12檢測方向與垂向測力千斤頂11布置方向平行。在下平板7a和上平板7b之間通過設(shè)置5?6個滾軸8，不僅在豎向加荷時使試樣土體的受力更均勻，而且減小了側(cè)向加載時沿側(cè)向產(chǎn)生的摩擦力，提高了對試樣側(cè)向抗剪強(qiáng)度檢測時的檢測精度，而只設(shè)置5?6個滾軸8是通過大量的試驗得到的數(shù)據(jù)，如果太少就不能將豎向荷載均勻地分布到試樣土體上，而太多又會增加上、下平板7與滾軸8之間的摩擦力，不適當(dāng)?shù)靥岣吣Σ亮υ谑芰w系中的比例，從而影響到檢測精度。
[0022]所述地錨1、承力框架座2、橫力梁3、試樣盒6、下平板7a、上平板7b、滾軸8和固定支架17均為鋼制。
[0023]采用本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的步驟如下:
[0024]步驟一、選取并平整2m2的試驗場地，按試樣盒6切制一個同等尺寸的試樣，要求試樣無擾動、無松動、無損壞，且試樣側(cè)邊與剪切應(yīng)力方向平行或垂直。
[0025]步驟二、參見圖1至圖2，在試樣盒6外側(cè)擺放承力框架座2，通過螺栓4將橫力梁3安裝到承力框架座2頂面，在承力框架座2四角的預(yù)留孔位同步下地錨1，在地錨I上部預(yù)留孔中穿栓釘5并壓緊承力框架座2四角。
[0026]步驟三、在試樣盒6內(nèi)的試樣頂面放置下平板7a，在下平板7a上順剪切方向等距并排放置5個滾軸8，每個滾軸8垂直剪切方向設(shè)置，所述滾軸8頂部再以上平板7b覆蓋；在上平板7b正中放置垂向測力千斤頂11，所述垂向測力千斤頂11與橫力梁3相抵靠，所述上平板7b頂面安裝通過固定支架17錨固的垂向位移指示表12，并記錄垂向位移指示表12初始值；在承力框架座2和試樣盒6之間沿剪切方向設(shè)置側(cè)向測力千斤頂15和側(cè)向位移指示表16，并使承力框架座2內(nèi)側(cè)壁和試樣盒6外側(cè)壁分別與側(cè)向測力千斤頂15兩端相抵靠，側(cè)向測力千斤頂15居于試樣盒6外側(cè)壁中間，并記錄側(cè)向位移指示表16初始值；將垂向測力千斤頂11通過垂向壓力表10與垂向液壓泵9相連，將側(cè)向測力千斤頂15通過側(cè)向壓力表14與側(cè)向液壓泵13相連，將垂向壓力表10和側(cè)向壓力表14指針回零。
[0027]步驟四、通過垂向測力千斤頂11向上平板7b勻速施加豎向荷載至預(yù)定值，每過20min記錄上平板7b豎向位移,至上平板7b相對穩(wěn)定,相對穩(wěn)定指上平板7b豎向位移值小于0.01mm/h ;在20min內(nèi)通過側(cè)向測力千斤頂15向試樣盒6內(nèi)的試樣分級、連續(xù)施加側(cè)向荷載，每級側(cè)向荷載為估算最大荷載的8%?10%,每過Imin記錄試樣盒6側(cè)向位移以及側(cè)向壓力表14的側(cè)向壓力值，并觀察試樣盒6周圍土體變形情況，如果側(cè)向位移劇增或側(cè)向位移量達(dá)試樣尺寸的1/10時，即可結(jié)束試驗。
[0028]步驟五、完成三?四個不同壓力下的直剪試驗后，繪制如圖3所示的剪切應(yīng)力一側(cè)向位移關(guān)系曲線圖，確定剪切應(yīng)力，在本實施例中，進(jìn)行了四個直剪試驗，分別為模擬豎向荷載在無荷載、天然56kpa、天然89kpa和天然115kpa情況下的剪切應(yīng)力；然后再以剪切應(yīng)力為縱坐標(biāo)、豎向應(yīng)力為橫坐標(biāo)繪制如圖4所示的剪切應(yīng)力一豎向正應(yīng)力關(guān)系圖，并依據(jù)圖中數(shù)據(jù)擬合并確定土體抗剪強(qiáng)度，在本實施例中，剪切應(yīng)力和豎向正應(yīng)力關(guān)系式為y=0.438X+18.70，其中，y為剪切應(yīng)力，x為豎向正應(yīng)力。
[0029]通過與南水北調(diào)中線膨脹土滑坡反演得到的參數(shù)分析對比，實用新型人認(rèn)為采用本實用新型檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置所獲得的試驗成果真實可靠。
[0030]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
[0031]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，包括用于安放粘性土樣品控制試樣受力的試樣盒￠)、通過側(cè)向壓力表(14)與側(cè)向液壓泵(13)相連的側(cè)向測力千斤頂(15)以及通過固定支架(17)錨固的側(cè)向位移指示表(16)，其特征在于:還包括通過地錨(I)錨固、位于試樣盒(6)外側(cè)的承力框架座(2)，所述承力框架座⑵內(nèi)側(cè)壁與試樣盒(6)外側(cè)壁分別與側(cè)向測力千斤頂(15)的兩端相抵靠，所述側(cè)向位移指示表(16)與試樣盒(6)外側(cè)壁相連、且檢測方向與側(cè)向測力千斤頂(15)布置方向平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述承力框架座(2)頂面設(shè)有橫力梁(3)，所述地錨(I)突出于承力框架座(2)的錨桿上設(shè)有用于限位的栓釘(5)，所述試樣盒(6)內(nèi)設(shè)有用于設(shè)置于粘性土樣品頂面的下平板(7a)，所述下平板(7a)頂面由下至上依次設(shè)有滾軸(8)和上平板(7b)，所述滾軸(8)為多個且垂直于側(cè)向測力千斤頂(15)布置方向，所述上平板(7b)頂面設(shè)有垂向測力千斤頂(II)，所述垂向測力千斤頂(11)的頂面與橫力梁⑶相抵靠，所述垂向測力千斤頂(11)通過垂向壓力表(10)與垂向液壓泵(9)相連，所述上平板(7b)頂面設(shè)有通過固定支架(17)錨固的垂向位移指示表(12)，垂向位移指示表(12)檢測方向與垂向測力千斤頂(11)布置方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述滾軸(8)之間等距并排設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述滾軸⑶為5個。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述承力框架座(2)頂面通過螺栓(4)與橫力梁(3)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述地錨(I)、承力框架座(2)、橫力梁(3)、試樣盒￠)、下平板(7a)、上平板(7b)、滾軸(8)和固定支架(17)均為鋼制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述地錨(I)穿過承力框架座(2)四角的預(yù)留孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的檢測粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場大型直剪試驗裝置，其特征在于:所述試樣盒(6)長寬高分別為40cmX40cmX 15cm。
【文檔編號】G01N3/24GK204008331SQ201420390132
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】陽云華, 趙旻, 強(qiáng)魯斌, 趙鑫, 朱瑛潔, 張良平, 麻斌, 耿軍民 申請人:長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司, 長江巖土工程總公司（武漢）