用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒的製作方法
2023-07-03 19:53:16
專利名稱：用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及土體抗剪強度測試中所使用的裝置。具體是一種在大型直接剪切試驗中，消除了動剪切盒偏移的裝置。
背景技術：
直接剪切試驗是在室內測試土體抗剪強度指標的主要試驗方法之一，適用於測試絕大多數土體的抗剪強度指標。根據剪切荷載施加的方式不同，常用的直接剪切試驗方法可以分為「應變控制式直接剪切試驗」和「應力控制式直接剪切試驗」兩種類型。根據試樣剪切破壞面尺寸的大小，又可分為「小型直接剪切試驗」、「中型直接剪切試驗」和「大型直接剪切試驗」三種。其中，大型直接剪切試驗通常用於測試粗粒土的抗剪強度指標，試樣常為圓柱體或長方體，剪切破壞面常為圓形或正方形。由於大型直接剪切試驗試樣的幾何尺寸和自重大，試樣內顆粒粒徑分布範圍寬(即級配寬)，且含有一定量的大粒徑顆粒，在制樣時很難做到試樣內土顆粒分布和密實度的絕對均勻。因此，大型直接剪切試驗的試樣總體上通常是不均勻的，試樣潛在剪切破壞面上的抗剪強度也是不相同的。對總體上不均勻的試樣而言，在施加水平剪切荷載的初期，即試樣發生剪切破壞以前，試樣內部剪應力的分布可認為是均勻的，動剪切盒發生偏移的可能性小。而隨著水平剪切荷載的增大，試樣內部的剪應力也逐漸增大。當試樣內部的剪應力增大到一定值時，試樣潛在剪切破壞面上抗剪強度較小的區域最先發生剪切破壞，剪切荷載轉由潛在剪切破壞面上尚未發生剪切破壞的部分承擔，直到隨著剪切荷載的進一步增大，整個潛在剪切面都發生了剪切破壞。由於潛在剪切破壞面的局部抗剪強度分布不均勻，當抗剪強度較小的部分潛在剪切面發生剪切破壞後，動剪切盒的位移方向將偏離剪切荷載的施加方向。這種動剪切盒的偏移將使試樣潛在剪切面的剪應力大小和方向分布複雜化，使得潛在剪切面同時承受剪切荷載和扭轉荷載，造成抗剪強度指標測量的不準確，嚴重時還可能導致試驗失敗。在目前的大型直接剪切試驗中，這種動剪切盒偏移對試驗結果的影響是被忽略的，導致了實驗結果不精確。而如何消除這種偏移，獲得精確的實驗結果，現有技術並沒有給出合適的技術方案。
發明內容本實用新型的目的是提供一種用於大型直接剪切試驗的剪切盒，防止在試驗過程中，動剪切盒的位移方向偏離剪切荷載的施加方向。為實現本實用新型目的而採用的技術方案是這樣的，一種用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒置於底座上方。所述底座的上表面安裝兩條相互平行的導向梁，所述下剪切盒的下表面具有兩條與所述導向梁相配合的導向槽。值得說明的是，在大型直接剪切試驗中所用到的動剪切盒通常包括上剪切盒和下剪切盒，上、下剪切盒其中之一為動剪切盒。本實用新型採用上剪切盒固定、下剪切盒被推動的方案，即下剪切盒為動剪切盒。該方案也是目前大多數大型直接剪切試驗採用的方法。本實用新型的剪切盒底面為正方形，試樣為長方體形或圓柱體形，即潛在剪切破壞面為正方形或圓形。本實用新型採用了上述技術方案，其技術效果是毋庸置疑的。由於下剪切盒底面具有導向槽，而底座上所安裝的兩條平行導向梁又與之配合。在進行大型直接剪切試驗的過程中，沿平行於導向梁的方向對下剪切盒施加剪切荷載，即使潛在剪切破壞面的局部抗剪強度分布不均勻，也不會造成作為動剪切盒的下剪切盒的位移方向偏離剪切荷載的施加方向。
本實用新型的裝置可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型下剪切盒的結構示意圖；圖3為本實用新型底座的結構示意圖；圖4為本實用新型剪切盒就位前底座及導向梁的結構示意圖；圖5為本實用新型下剪切盒和底座配合後的結構示意圖；圖6為嵌入了鋼珠的導向梁結構示意圖。圖中:1-上剪切盒，2-下剪切盒，3-底座，4-導向槽，6-導向梁，8-鋼珠，9-槽體。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，但不應該理解為本實用新型上述主題範圍僅限於下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本實用新型範圍內。參見附圖:圖中一種用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒，包括相互配合的上剪切盒I和下剪切盒2，所述下剪切盒2置於底座3上方。所述底座3的上表面安裝兩條相互平行的導向梁6，所述下剪切盒2的下表面具有兩條與所述導向梁6相配合的導向槽4。實施例中，在下剪切盒2底面的兩條導向槽4的橫截面為矩形，且相互平行。所述導向槽4對稱布置在剪切盒底面中線的兩側，其方向是沿剪切試驗中的水平推力方向。作為優選，導向槽4儘可能布置在靠近下剪切盒2底面邊緣處，但導向槽4外緣與下剪切盒2邊緣的最小距離應滿足安全上的要求，通常不宜小於2 5cm。另外，導向槽4的長度與下剪切盒2底面邊長相同，寬度約5 10cm，深度約2 5cm。進一步地,所述底座3上安裝導向梁6的位置開有兩條相互平行的槽體9,所述導向梁6通過升降裝置安裝在槽體9內。在上、下剪切盒安裝就位前，位於底座3上表面的導向梁6下降，且使得導向梁6頂部略低於基礎頂面，以方便剪切盒的就位及安裝。在上、下剪切盒安裝就位後，位於槽體9內的導向梁6上升後卡入到下剪切盒底面的導向槽4中，並固定住。在剪切試驗開始至結束的整個過程中，導向梁始終固定不動，以實現防止動剪切盒(即下剪切盒)發生偏移的功能。剪切試驗結束後，使導向梁6下降至槽體9內，其頂面低於底座3的上表面，以便於拆除試樣工作和進行下一步試驗的操作。[0020]更進一步，所述導向梁6的側面嵌入若干鋼珠8。由於導向梁6兩側面嵌入鋼珠8，有效地減少了動剪切盒(即下剪切盒)移動時的摩擦。本實施例優選方式的導向梁6的長度比下剪切盒6底面邊長至少長20cm。嵌入鋼珠8後的導向梁6的總寬度略小於下剪切盒2底面導向槽4的寬度，高度不小於下剪切盒底面導向槽4深度的2倍。
權利要求1.一種用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒，包括相互配合的上剪切盒(I)和下剪切盒(2)，所述下剪切盒(2)置於底座(3)上方，其特徵在於:所述底座(3)的上表面安裝兩條相互平行的導向梁(6)，所述下剪切盒(2)的下表面具有兩條與所述導向梁(6)相配合的導向槽(4)。
2.根據權利要求1所述的用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒，其特徵在於:所述底座(3)上安裝導向梁(6)的位置開有兩條相互平行的槽體(9)，所述導向梁(6)通過升降裝置安裝在槽體(9)內。
3.根據權利要求1所述的用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒，其特徵在於:所述導向梁(6)的側面嵌入若干鋼珠(8)。
專利摘要本實用新型的目的是提供一種用於大型直接剪切試驗的剪切盒，防止在試驗過程中，動剪切盒的位移方向偏離剪切荷載的施加方向。即一種用於大型直接剪切試驗的無偏移剪切盒，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒置於底座上方。所述底座的上表面安裝兩條相互平行的導向梁，所述下剪切盒的下表面具有兩條與所述導向梁相配合的導向槽。由於下剪切盒底面具有導向槽，而底座上所安裝的兩條平行導向梁又與之配合。在進行大型直接剪切試驗的過程中，沿平行於導向梁的方向對下剪切盒施加剪切荷載，即使潛在剪切破壞面的局部抗剪強度分布不均勻，也不會造成作為動剪切盒的下剪切盒的位移方向偏離剪切荷載的施加方向。
文檔編號G01N3/02GK202928877SQ20122066009
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者王俊傑, 梁越, 劉明維, 張慧萍 申請人:重慶交通大學