本發(fā)明涉及巖土體直剪試驗儀，尤其涉及一種快速準確加壓的巖土體直剪試驗儀。

背景技術：

巖土體的剪切破壞是引起巖土工程失穩(wěn)的最主要原因，巖土體的抗剪強度參數(shù)是在進行重大工程設計與穩(wěn)定性分析時必須要考慮的重要因素?？焖?、準確測定巖土體的抗剪強度參數(shù)在巖土工程建設、科研中均具有重要意義。

直剪試驗和三軸試驗是目前最為常見的抗剪強度參數(shù)測定方法，而直剪試驗以其操作簡便、適用范圍廣等優(yōu)點應用最為廣泛。但直剪試驗的最大缺點是試樣內應力和應變分布不均勻性，應力施加范圍小、施加應力分布不均勻，試驗過程繁瑣。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種能快速準確加壓，增加了直剪試驗的效率和準確性的快速準確加壓的巖土體直剪試驗儀。

本發(fā)明的實施例提供一種快速準確加壓的巖土體直剪試驗儀，包括平臺和設在平臺中間的預設滑軌，所述預設滑軌包括一長邊，所述預設滑軌的上方設有下剪切盒，所述下剪切盒沿預設滑軌的長邊滑動，所述下剪切盒的上方設有上剪切盒，所述上剪切盒的法向安裝有剛性傳遞桿，所述剛性傳遞桿固接法向加壓系統(tǒng)，所述法向加壓系統(tǒng)通過剛性傳遞桿將法向加壓系統(tǒng)產(chǎn)生的預設應力傳遞到上剪切盒的法向上，所述下剪切盒的一側連接切向加壓系統(tǒng)，下剪切盒的另一側連接位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)。

進一步，所述下剪切盒的上部相對兩側沿預設滑軌的長邊方向開有凹槽，所述凹槽內設有滾珠，所述下剪切盒的底部設有滾輪，所述下剪切盒通過滾輪和滾珠沿預設滑軌的長邊方向滑動。

進一步，所述上剪切盒的上部設有透水石，所述透水石的上方設有剛性承載板。

進一步，所述下剪切盒通過拉桿連接切向加壓系統(tǒng)。

進一步，所述切向加壓系統(tǒng)包括氣缸和伺服電機，所述氣缸的一端連接拉桿，氣缸的另一端連接伺服電機，所述伺服電機準確控制氣缸產(chǎn)生的拉壓力，所述氣缸通過拉桿向下剪切盒施加拉壓力。

進一步，所述伺服電機的下方墊有墊塊。

進一步，所述法向加壓系統(tǒng)包括橫桿、豎桿和千斤頂，所述豎桿設在平臺上，所述橫桿的中間固接在豎桿的上端，所述橫桿的一端與剛性傳遞桿相固接，橫桿的另一端連接千斤頂。

進一步，所述橫桿以橫桿和豎桿的固接處為支點構成一等臂杠桿。

進一步，所述千斤頂上安裝有壓力表。

進一步，所述位移測量系統(tǒng)為拉線位移傳感器系統(tǒng)，所述拉壓力測量系統(tǒng)為應變式拉壓力傳感系統(tǒng)，所述位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)均通過拉繩連接下剪切盒，所述位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)的殼體均為硬質鋁合金材質，所述位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)的線纜接頭采用高檔防水航空接頭，所述拉繩采用表面包裹特氟龍材質的鋼纜，所述位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)均由外接計算機控制。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明機械結構簡單、操作方便、加壓系統(tǒng)范圍大、計算機記錄準確且易于保存，能快速準確加壓，增加了直剪試驗的效率和準確性，適用于各類巖土體剪切性質的研究；

(2)本發(fā)明采取氣缸電機系統(tǒng)對試樣進行切向加壓，相對于傳統(tǒng)的巖土直剪試驗儀加壓更加便捷，且能在大范圍內進行加壓，消除了傳統(tǒng)砝碼加壓系統(tǒng)操作繁瑣與不穩(wěn)定的缺陷，而且伺服電機轉子的轉速受輸入信號控制，能快速反應，機電時間常數(shù)小、線性度高，能準確控制氣缸產(chǎn)生的拉壓力，氣缸代替砝碼，氣缸使用操作方便，安裝簡單，輸出力范圍較大，對于使用環(huán)境的要求亦不高，無論高溫操作或低溫操作，氣缸都可以正常的工作；

(3)本發(fā)明采取千斤頂和杠桿相結合進行法向加壓，重量輕、結構緊、慣性小、傳遞荷載速度均勻平穩(wěn)且加壓范圍大；

(4)本發(fā)明使用的位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)克服現(xiàn)有傳感器結構單一、安裝復雜、精度低且測量方法復雜和壽命短等缺點，尺寸小、長行程、長壽命、多用途、安裝簡便且無須補償間隙，具有高精度、高重復性測量和高定位精度特性，測量范圍廣，壽命長，結構簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的結構示意圖。

圖2是圖1中下剪切盒的俯視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1和圖2，本發(fā)明的實施例提供了一種快速準確加壓的巖土體直剪試驗儀，包括平臺1和設在平臺1中間的預設滑軌2，在一實施例中，預設軌道2包括一長邊21，預設滑軌2的上方設有下剪切盒3，下剪切盒3沿長邊21方向滑動，下剪切盒3的上方設有上剪切盒4，下剪切盒3的上部相對兩側沿預設滑軌2方向開有凹槽31，凹槽31內設有滾珠32，下剪切盒3的底部設有滾輪33，下剪切盒3通過滾輪33和滾珠32沿預設滑軌2的長邊21方向滑動，上剪切盒4的上部設有透水石41，透水石41的上方設有剛性承載板42。

上剪切盒4的法向安裝有剛性傳遞桿5，剛性傳遞桿5固接法向加壓系統(tǒng)6，法向加壓系統(tǒng)6通過剛性傳遞桿5將法向加壓系統(tǒng)6產(chǎn)生的預設應力傳遞到上剪切盒4的法向上，法向加壓系統(tǒng)6包括橫桿61、豎桿62和千斤頂63，豎桿62設在平臺1上，橫桿61的中間固接在豎桿62的上端，橫桿61的一端與剛性傳遞桿5相固接，橫桿61的另一端連接千斤頂63，千斤頂63上安裝有壓力表(圖中未示出)，在一實施例中，橫桿61以橫桿61和豎桿62的固接處為支點構成一等臂杠桿。

下剪切盒3的一側連接切向加壓系統(tǒng)7，在一實施例中，下剪切盒3通過拉桿31連接切向加壓系統(tǒng)7，切向加壓系統(tǒng)7包括氣缸71和伺服電機72，氣缸71的一端連接拉桿31，氣缸71的另一端連接伺服電機72，伺服電機72準確控制氣缸71產(chǎn)生的拉壓力，氣缸71通過拉桿31向下剪切盒3施加拉壓力，伺服電機72的下方墊有墊塊73。

下剪切盒3的另一側連接位移測量系統(tǒng)8和拉壓力測量系統(tǒng)9，位移測量系統(tǒng)8為拉線位移傳感器系統(tǒng)，拉壓力測量系統(tǒng)9為應變式拉壓力傳感系統(tǒng)，位移測量系統(tǒng)8和拉壓力測量系統(tǒng)9均通過拉繩81連接下剪切盒3，位移測量系統(tǒng)8和拉壓力測量系統(tǒng)9的殼體均為硬質鋁合金材質，位移測量系統(tǒng)8和拉壓力測量系統(tǒng)9的線纜接頭采用高檔防水航空接頭，拉繩81采用表面包裹特氟龍材質的鋼纜，位移測量系統(tǒng)8和拉壓力測量系統(tǒng)9均由外接計算機控制。

工作過程：

①設計好試驗過程中需要的法向應力F₁與剪切力F₂；

②將切割好的試樣放置在下剪切盒3中，同時，放置好與下剪切盒3相連的切向加壓系統(tǒng)7，并安裝位移測量系統(tǒng)8與拉壓力測量系統(tǒng)9，然后放置好上剪切盒4，并安裝法向加壓系統(tǒng)6，調整剪切縫的大小；

③按照步驟①確定的法向應力，通過千斤頂63施加，千斤頂63上安裝有壓力表，能保證施加的法向應力的大小精準，千斤頂63施加的法向應力通過等臂杠桿的作用傳遞給剛性傳遞桿5，剛性傳遞桿5再將法向應力傳遞至上剪切盒4，達到預定法向壓力之后開始調節(jié)伺服電機72，伺服電機72驅動氣缸71產(chǎn)生的剪切力，并準確控制氣缸71產(chǎn)生的剪切力的大小，切向加壓系統(tǒng)7通過拉桿31拉動下剪切盒3沿長邊21方向滑動開始直剪試驗；

④在整個直剪試驗過程中，位移測量系統(tǒng)8自動實時記錄試樣的位移變化情況，拉壓力測量系統(tǒng)9記錄拉壓力的變化情況。

本發(fā)明機械結構簡單、操作方便、加壓系統(tǒng)范圍大、計算機記錄準確且易于保存，能快速準確加壓，增加了直剪試驗的效率和準確性，適用于各類巖土體剪切性質的研究；采取氣缸電機系統(tǒng)對試樣進行切向加壓，相對于傳統(tǒng)的巖土直剪試驗儀加壓更加便捷，且能在大范圍內進行加壓，消除了傳統(tǒng)砝碼加壓系統(tǒng)操作繁瑣與不穩(wěn)定的缺陷，而且伺服電機轉子的轉速受輸入信號控制，能快速反應，機電時間常數(shù)小、線性度高，能準確控制氣缸產(chǎn)生的拉壓力，氣缸代替砝碼，氣缸使用操作方便，安裝簡單，輸出力范圍較大，對于使用環(huán)境的要求亦不高，無論高溫操作或低溫操作，氣缸都可以正常的工作；采取千斤頂和杠桿相結合進行法向加壓，重量輕、結構緊、慣性小、傳遞荷載速度均勻平穩(wěn)且加壓范圍大；使用的位移測量系統(tǒng)和拉壓力測量系統(tǒng)尺寸小、長行程、長壽命、多用途、安裝簡便且無須補償間隙，具有高精度、高重復性測量和高定位精度特性，測量范圍廣，壽命長，結構簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。