本實用新型涉及土力學試驗設(shè)備，特別是涉及凍融條件下粗顆粒土直剪試驗設(shè)備。
背景技術(shù)：
在水利、交通、國防及土建工程中各類土的力學特性，特別是土的抗壓、抗剪強度參數(shù)均為工程設(shè)計的必要依據(jù)。對于凍融條件下大粒徑碎、卵石土，常規(guī)直接剪切儀不能滿足其抗剪強度參數(shù)的測定，此外，現(xiàn)有的大型直剪儀也不適合凍融條件下粗顆粒土的剪切試驗。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種測試精度高、省時、省工、省力，操控簡單、測試及記錄工作方便的并適合于凍融條件下粗顆粒土直剪的試驗設(shè)備。
本實用新型的技術(shù)方案為：
粗顆粒土直剪試驗設(shè)備，包括反力鋼架、固定系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、剪切筒、滑動裝置、開縫裝置和量測系統(tǒng)；
固定系統(tǒng)包括上剪切筒固定裝置、水平加荷固定裝置和法向加荷固定裝置；
加載系統(tǒng)包括水平加載系統(tǒng)、垂直加載系統(tǒng)；水平加載系統(tǒng)通過水平加荷固定裝置固定在反力鋼架上；垂直加載系統(tǒng)通過法向加荷固定裝置固定在反力鋼架上；
剪切筒包括上筒和下筒，上筒和下筒之間安裝有開縫裝置，上筒頂部有傳壓板，上筒通過上剪切筒固定裝置固定在反力鋼架上，傳壓板位于垂直加載系統(tǒng)下方；下筒的底部加工有排水孔，下筒側(cè)壁上安裝有傳力環(huán)，傳力環(huán)位置與水平加載系統(tǒng)相對；下筒底部放置在滑動裝置上。
所述的滑動裝置包括多根平行的輥，輥安裝在滑槽內(nèi)。
所述的開縫裝置包括兩塊開有半圓槽的板組成，兩個半圓槽合攏形成一個完整的圓孔；圓孔直徑與剪切筒內(nèi)徑相同。
量測系統(tǒng)包括四個百分表組成，兩個百分表對稱安裝在承壓板上，另外兩個對稱安裝在下筒上。
本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，技術(shù)先進，測試精度高，可雙人操作，省時、省工、省力，適合于最大粒徑≤30mm的粗顆粒土剪切試驗，尤其適合最大粒徑≤30mm的凍融條件下粗顆粒土剪切試驗。
附圖說明
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式。
如圖1所示，粗顆粒土直剪試驗設(shè)備，包括反力鋼架1、固定系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、剪切筒、滑動裝置、開縫裝置12和量測系統(tǒng)；
固定系統(tǒng)包括上剪切筒固定裝置4、水平加荷固定裝置3和法向加荷固定裝置2；
加載系統(tǒng)包括水平加載系統(tǒng)6、垂直加載系統(tǒng)5；水平加載系統(tǒng)6通過水平加荷固定裝置3固定在反力鋼架1上；垂直加載系統(tǒng)5通過法向加荷固定裝置2固定在反力鋼架1上；
剪切筒包括上筒7和下筒8，上筒7和下筒8之間安裝有開縫裝置12，上筒7頂部有傳壓板11，上筒7通過上剪切筒固定裝置4固定在反力鋼架1上，傳壓板11位于垂直加載系統(tǒng)5下方；下筒8的底部加工有排水孔13，下筒8側(cè)壁上安裝有傳力環(huán)14，傳力環(huán)14位置與水平加載系統(tǒng)6相對；下筒8底部放置在滑動裝置上。
所述的滑動裝置包括多根平行的輥10，輥10安裝在滑槽9內(nèi)；
所述的開縫裝置12包括兩塊開有半圓槽的板組成，兩個半圓槽合攏形成一個完整的圓孔；圓孔直徑與剪切筒內(nèi)徑相同；
量測系統(tǒng)包括四個百分表組成，兩個百分表對稱安裝在承壓板11上，另外兩個對稱安裝在下筒8上。
反力鋼架1采用普工20a，截面高度H＝200mm，截面寬度B＝100mm，翼緣厚度tf＝11.4mm，腹板厚度tw＝7mm，截面面積A＝3555mm2，慣性矩Ix＝23690000mm4，慣性矩Iy＝1579000mm4，截面模量Wx＝236900mm3，工字鋼之間采用粗牙螺栓進行聯(lián)結(jié)，螺栓直徑為22mm，螺帽采用M22，經(jīng)計算，當法向荷載加到200kPa時，反力鋼架1剛度完全滿足試驗要求。
剪切試驗中，為了讓上筒7保持固定，下筒8在水平荷載下向左滑移產(chǎn)生剪切。上剪切筒固定裝置4加工方法為，在兩塊厚度為20mm的厚鋼板上打四個左右上下對稱的孔，板的長度為450mm，寬為120mm，孔的直徑為22mm，其中一塊板的中央位置再焊接一塊右端開了圓弧形槽的板，其中圓弧的直徑為30cm，剛好能與上筒7外壁緊緊貼著。使用時，將這兩塊板放置同一水平高度，然后分別置于試驗鋼架上豎向槽鋼的兩端，通過螺栓將其固定，然后再把裝了樣的剪切筒的上筒7壁緊貼著有圓弧形槽的板，即可保證上筒7不再水平上左右移動，從而就解決了剪切筒上筒完全固定的問題。
法向加荷固定裝置2安裝在剪切筒的正上方，目的是為了在豎向加壓時提供一個豎向反力作用在剪切筒上，使得土體受到豎向荷載。在剪切筒上方的槽鋼的上部和下部分別放置厚鋼板，上部的鋼板厚20mm，下部的兩塊鋼板厚度各10mm，鋼板的規(guī)格都為長×寬＝350mm×250mm。然后在每塊鋼板上打四個上下左右對稱的通孔，通孔的直徑是12mm。用螺栓將這三塊板栓緊栓牢，此為法向加荷固定裝置。
加載系統(tǒng)包括水平加載系統(tǒng)6、垂直加載系統(tǒng)5。水平加載系統(tǒng)6由分離式液壓千斤頂，量程10t，行程10cm，手動泵，油壓表量程25MPa，精度0.01MPa，以及用來傳力的傳力環(huán)14；垂直加載系統(tǒng)5由分離式液壓千斤頂，量程10t，行程10cm，手動泵，油壓表量程25MPa，精度0.01MPa，以及傳壓板11組成。
剪切筒由兩個圓狀筒組成，為上筒7和下筒8，其中下筒8的底部加工有排水孔13，且下端焊接了一塊大小為380mm×10mm的圓鋼板，380mm為圓鋼板的直徑，10mm為圓鋼板的厚度。上筒7和下筒8每個筒的高度為100mm，內(nèi)徑是300mm，外徑是320mm，剪切筒厚度為10mm。排水孔13為半圓形，直徑為5mm，均勻分布在下筒8的底部，共六個。
滑動裝置是由一個輥10形成的滾排以及放置滾排的滑槽9兩部分組成，滾排的尺寸為：長×寬×高＝390mm×360mm×25mm。滾排的滾動系統(tǒng)采用滾軸作為材料，共計11根輥，滾軸的規(guī)格為：長度390mm，直徑25mm。把這些滾軸按照2mm的空隙等間距的排列安裝在已經(jīng)加工好的框架之中，滾排放置在滑槽中，滑槽的規(guī)格為：長×寬＝800mm×410mm。槽的深度為10mm，未開槽部分厚度為20mm。
開縫裝置12規(guī)格為：長×寬＝500mm×400mm，以這鋼板的中心位置為圓心，環(huán)切出一個直徑為300mm的圓板。將空心圓鋼板沿寬度方向剖分為二，且兩部分呈對稱關(guān)系，完成后的兩部分即為開縫裝置。制樣時，將開縫裝置12上的通孔對準上筒7、下筒8的通孔，然后通過螺栓三者固定在一起；在剪切實驗開始前，取下螺栓，然后往縫的兩端分別拉出兩個半圓槽的板，這樣就保證了在剪切實驗時，有明顯的剪切面產(chǎn)生。通常要在開縫裝置12上抹上黃油，從而極大減少與筒體的摩擦，方便更加輕松的取下開縫裝置12，也能極大減小因取開縫裝置12而對試驗結(jié)果產(chǎn)生的影響。開縫裝置12分別采用了1.5mm、2.5mm、5mm、8mm厚的板依次對應5mm、10mm、20mm、30mm粒徑的土樣。
量測系統(tǒng)包括測讀變形的百分表及固定百分表的磁性基座。百分表的量程為50mm，精度為0.01mm，其中放置在傳壓板11上的兩個百分表是用來讀取豎向位移數(shù)值的，置于下筒8上的兩個百分表用于讀取橫向位移數(shù)值。讀取豎直位移的兩個百分表處于對稱位置，同理，讀取橫向位移的兩個百分表應該同樣處于對稱位置。