組裝式變尺寸試樣盒套件的製作方法

2023-05-25 07:21:01

專利名稱：組裝式變尺寸試樣盒套件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種室內外巖土體直剪、壓縮試驗所使用的放樣裝置。
背景技術：
在巖土工程領域，通過試驗獲取目標工程區域內巖土體的力學參數指標常常是必不可少的途徑。目前主要通過室內試驗得出巖土體的力學指標。室內試驗包括大、小三軸試驗，直剪試驗、壓縮試驗等。室內試驗包括標準環刀樣與大尺寸的方盒樣。這些試驗都是在固定試樣尺寸下對試樣進行試驗，不能實現試樣尺寸上的變化。 為了能研究同一巖土體試樣力學指標的尺寸效應，能將不同尺寸與形狀試樣的剪切與壓縮試驗集於一身，井能在野外開展試驗，有必要開發ー套能夠進行尺寸變換的放樣裝置。

實用新型內容為了克服目前的放樣裝置只適用於固定尺寸試樣的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供ー種組裝式變尺寸試樣盒套件，它能夠用於組成多種尺寸巖土試樣的放樣裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是組裝式變尺寸試樣盒套件，所述組裝式變尺寸試樣盒套件由至少兩套可相互層疊連接的試樣盒剛性組件組成，每ー套試樣盒剛性組件包括至少兩個相互嵌套的裝樣環，各相鄰兩個裝樣環中，位於內側的裝樣環的外緣與位於外側的裝樣環的內緣相貼合，位於內側的裝樣環被位於外側的裝樣環軸向單向限位。所述各相鄰兩個裝樣環中，位於內側的裝樣環外緣設置有定位止ロ，位於外側的裝樣環內緣設置有與對應定位止ロ相應的定位槽。所述的試樣盒剛性組件還包括ー組與定位槽匹配的填補件。所述各裝樣環的定位止口和/或定位槽有四個，並呈中心對稱布置。所述其中另ー套試樣盒剛性組件的各個裝樣環上都開設有排水槽，當各裝樣環以設定方式嵌套時，各個裝樣環上的排水槽組成通槽，否則其中至少有兩個相鄰的裝樣環上的排水槽相互錯開。所述的其中一套試樣盒剛性組件中最外側的裝樣環上設置有滾動支撐匹配結構。所述設置有滾動支撐匹配結構的裝樣環的外緣上設置有兩個固定耳。所述設置有滾動支撐匹配結構的裝樣環的外緣呈正方形。本實用新型的有益效果是可以實現巖、土試樣的變直徑、變高度，質量較輕、便於攜帯，可拆卸，可用作巖土體直剪、壓縮試驗的放樣裝置，也可在其它的ー些土工試驗儀器上推廣使用。

[0014]圖I是組裝式變尺寸直剪壓縮儀的主體結構示意圖。圖2是試樣盒剛性組件(帶排水槽)的示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是一般的試樣盒剛性組件的示意圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6是圖4中試樣盒剛性組件的其中一個裝樣環的主視圖。圖7是圖6的A-A剖視圖。圖8是圖6的B-B剖視圖。圖9是圖4中試樣盒剛性組件的其中一個裝樣環的主視圖。圖10是圖4中試樣盒剛性組件的其中一個裝樣環的主視圖。圖11是最外側的裝樣環(帶滾珠槽)的示意圖。圖12是圖11的C-C剖視圖。圖13是傳力板(設置有透水孔)的示意圖。圖14是傳力板(無透水孔)的示意圖。圖15是填補件的放大示意圖。圖16是組裝式變尺寸雙面剪切儀的主體結構示意圖。圖中標記為，I-反力架，2-水平加載裝置，3-垂直加載裝置，4-試樣盒，41-上剪切盒，42-下剪切盒，43-中間剪切層，5-滾動支撐，51-滾動支撐，52-滾動支撐，6-傳力板，11-底板，12-立柱，13-垂向反力板，14-水平反力柱，15-水平反力座，16-螺母，17-垂直加載裝置滾動支撐，18-鋼板，19-拉板，20-銷，40-試樣盒剛性組件，61-沉孔，62-透水孔，400-裝樣環400,401-最外側的裝樣環,402-定位止口，403-定位槽,404-填補件,405-滾珠槽，406-排水槽，407-固定耳，408-螺栓孔。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖I 圖16所示，本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件由至少兩套可相互層疊連接的試樣盒剛性組件40組成，每一套試樣盒剛性組件40包括至少兩個相互嵌套的裝樣環400，各相鄰兩個裝樣環400中，位於內側的裝樣環400的外緣與位於外側的裝樣環400的內緣相貼合，位於內側的裝樣環400被位於外側的裝樣環400軸向單向限位，當最外側的裝樣環401相互固定連接後，內側的裝樣環400因該軸向單向限位也同時被固定。本實用新型主要是為了要方便地進行變試樣尺寸的巖土剪切壓縮試驗而作出的。裝樣環400的內腔截面形狀通常為橫截面積相等的圓形或方形，從而可對等截面積不同截面形狀的試樣進行試驗。一個本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件可以用作巖土壓縮試驗時的試樣盒；兩個本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件可以用作單面剪切試驗時的試樣盒，此時一個作為上剪切盒使用，另一個作為下剪切盒使用；三個本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件可以用作雙面剪切試驗時的試樣盒，此時一個作為上剪切盒使用，另一個作為下剪切盒使用，餘下的一個作為中間剪切層使用。根據需要，所述的其中一套試樣盒剛性組件40中最外側的裝樣環401上設置有滾動支撐匹配結構。所述的滾動支撐匹配結構根據構成上剪切盒41、下剪切盒42或者中間剪切層43的不同需要，可以是僅設置在一套試樣盒剛性組件40中最外側的裝樣環401的底面、頂面或者頂面與底面均設置，所稱的頂面指軸向上其內側裝樣環未被限位一側的端面，所稱的底面指軸向上其內側裝樣環被限位一側的端面。例如，用作下剪切盒42的組裝式變尺寸試樣盒套件的其中一套試樣盒剛性組件40的滾動支撐匹配結構設置在各裝樣環400能夠相互嵌套支撐時的頂面，用作上剪切盒41的組裝式變尺寸試樣盒套件的其中一套試樣盒剛性組件40的滾動支撐匹配結構設置在各裝樣環400能夠相互嵌套支撐時的底面，用作中間剪切層43的組裝式變尺寸試樣盒套件的其中一套試樣盒剛性組件40的頂面和底面均設置滾動支撐匹配結構，且另一套試樣盒剛性組件40的底面設置滾動支撐匹配結構，以滿足在變化到最薄剪切層時能做雙剪切面剪切試驗。如圖I 圖15所示,某直剪壓縮儀包括反力架I、試樣盒4和與反力架I連接並設 置在反力架I與試樣盒4之間的水平加載裝置2、垂直加載裝置3，所述試樣盒4包括上剪切盒41、下剪切盒42和設置在上剪切盒41和下剪切盒42之間的滾動支撐5，所述上剪切盒41、下剪切盒42中間剪切層均採用本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件。所述組裝式變尺寸試樣盒套件由至少兩套可相互層疊連接的試樣盒剛性組件40組成，是為了與巖土試驗規範中試樣高徑比的要求相適應，試樣盒剛性組件40中的各個裝樣環400具有相同的厚度，組成同一套組裝式變尺寸試樣盒套件的各套試樣盒剛性組件40也具有相同的厚度，當試樣盒剛性組件40最內側的裝樣環400大小不同時，其內腔的橫截面積相應發生變化，組裝式變尺寸試樣盒套件所包含的可相互層疊連接的試樣盒剛性組件40的層數也可相應作調整，即放樣裝置的截面積和高度均可調整變化，就能夠使試樣盒4與不同尺寸的試樣相匹配，從而將同一直剪壓縮儀用於不同尺寸試樣的剪切試驗。從試驗要求來說，通常上剪切盒41、下剪切盒42各由相同套數的試樣盒剛性組件40構成，以保證剪切面位於試樣正中，且上剪切盒41、下剪切盒42、中間剪切層43相對的那一層應使用最外側的裝樣環401上設置有滾動支撐匹配結構的那套試樣盒剛性組件40，以方便安裝滾動支撐5或滾動支撐51、52。另外，通常要求各層中裝樣環400有較高的同軸度，以保證試驗精度。此外，試樣盒剛性組件40的裝樣環400內腔截面形狀最好是要麼均為圓形，要麼均為正方形，優選為每一臺壓縮儀配備圓孔試樣盒剛性組件40和方孔試樣盒剛性組件40各若干套。如前所述，本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件也能夠在巖土單軸壓縮實驗時應用，此時，只使用下剪切盒42而不需要上剪切盒41及中間剪切層43，其使用方法是將試樣放入下剪切盒42，在試樣頂部放上一塊傳力板6，垂直加載裝置施力於傳力板6上直到試樣破壞。由於下剪切盒42採用組裝式變尺寸試樣盒套件，同樣的道理，可將同一直剪壓縮儀用於不同尺寸試樣的單軸壓縮試驗。如圖4 圖10所示，因為層疊安裝時都是通過最外側的各裝樣環401來連接的，因此在各相鄰兩個裝樣環400中，位於內側的裝樣環400外緣設置有定位止口 402，位於外側的裝樣環400內緣設置有與對應定位止口 402相應的定位槽403，以降低裝樣環400的加工精度要求，保證試樣盒剛性組件40中各裝樣環的同軸度，進而避免上下層位於同一徑向位置的裝樣環400之間發生偏心以致裝入的試樣不滿足試驗要求。當裝樣環400為圓環時，最好有定位止口 402和定位槽403,如果裝樣環400為正方形環時,可以不設置定位止口402和定位槽403。如圖4 圖10及圖15所示，此時，為了保證裝入的試樣完全符合試驗要求，提高試驗精度，所述的試樣盒剛性組件40還包括一組與定位槽403匹配的填補件404，為了減少填補件404的數量，所述各個空心環上宜採用相同數量且形狀和大小也相同的定位槽403。如圖2和圖3所示，為了實現排水剪切或不排水剪切，可將所述其中一套試樣盒剛性組件40的各個裝樣環400上都開設有排水槽406，當各裝樣環400以設定方式嵌套時，各個排水槽406相互連通，可用於排水剪切，以設定方式以外的其它方式嵌套時，要使其中至少兩個相鄰的裝樣環400上的排水槽406相互錯開，只要有其中兩個相鄰的裝樣環400上的排水槽406相互錯開就可使得排水槽406封閉。若需要做最大尺寸的不排水剪切試驗時，將任何一層未設有排水槽的試樣盒剛性組件40置於下剪切盒42的最底部即可。為了方便區分能夠排水的設定方式和其它的嵌套方式，優選設計所述各裝樣環400的定位止口 402和/或定位槽403有不在同一徑向的至少兩個,則某一定位止口 402和不同位置的定位槽403匹配，可實現不同位置的嵌套。如圖4 圖10所示，優選所述各裝樣環400的定位止口 402和/或定位槽403有四個，並呈中心對稱布置，對稱結構的裝樣環400有利於提高組裝效率，並且方便了排水槽406的設置。此時，相應每套試樣盒剛性組件40的填補件404的數量也是四個，此時，設計排水槽406連通時所在的兩條直線相互不垂直即可實現排水與不排水剪切可共用同一套試樣盒剛性組件40。當本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件用作下剪切盒42時，需要注意的是，設有排水槽406的那套試樣盒剛性組件40不應是設置有滾動支撐匹配結構的那套試樣盒剛性組件40，以提高通用性，因為設有排水槽406的那套試樣盒剛性組件40必須位於下剪切盒42的底部，且排水槽406所在的面位於最底部。對於雙剪面直剪壓縮儀，如圖16所示，其試樣盒4包括上剪切盒41、下剪切盒42和設置在上剪切盒41和下剪切盒42之間的中間剪切層43，中間剪切層43和上剪切盒41、下剪切盒42之間分別設置有滾動支撐51、52，中間剪切層43也可採用本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件。用作中間剪切層43的組裝式變尺寸試樣盒套件的各套試樣盒剛性組件40均不需要設置排水槽406。如圖I所示，做單剪面剪切試驗時，為了方便水平加載裝置2作用於上剪切盒41，所述設置有滾動支撐匹配結構的裝樣環401的外緣呈正方形，且外緣上設置有兩個固定耳407，在上下對應的兩組固定耳407中插入定位銷，對分屬於上剪切盒41、下剪切盒42的兩組試樣盒剛性組件40進行徑向定位，保證同軸度，確保試樣尺寸滿足試驗要求，提高試驗精度，固定耳407最好是相對於試樣軸心線呈中心對稱設置的兩個，以便於組裝。此外，也可通過該固定耳407將下剪切盒42與反力架I連接以固定下剪切盒42 (單剪面剪切試驗時)或上剪切盒41和下剪切盒42 (雙剪面剪切試驗時)。同樣的道理，如果要組裝用於雙剪面剪切試驗的剪切盒4，用於構成其中間剪切層43的各套試樣盒剛性組件40最好也在其最外層的裝樣環401的外緣上設置與上剪切盒41、下剪切盒42相匹配的固定耳407，使其中間剪切層43可以與上剪切盒41、下剪切盒42均徑向定位，待裝樣完成後取下定位銷即可。為方便將構成組裝式變尺寸試樣盒套件的各套試樣盒剛性組件40層疊連接，可以在各套試樣盒剛性組件40的最外側裝樣環400上加工出銷孔或螺栓孔408，通過銷或螺栓連接層疊的各套試樣盒剛性組件40，此時需要注意的是設置有滾動支撐匹配結構的那套試樣盒剛性組件40上的銷孔或螺栓孔408應加工為盲孔。為方便垂直加載裝置3正壓作用於試樣，所述壓縮儀還包括一組傳力板6，該組傳力板6中的各塊板分別與各個裝樣環400的內緣相匹配，傳力板6的中心位置設置有與垂直加載裝置3匹配的沉孔61。當需要用於排水剪切時，所述傳力板6為布設有透水孔62的透水板。實際運用中，最好各配置一組不透水鋼板和透水鋼板作為傳力板6。為消除上、下剪切盒之間滑動摩擦對試驗結果的影響，需要在上、下剪切盒相對的表面之間設置滾動支撐5，所述滾動支撐5 —般採用鋼珠，因此，所述與滾動支撐5匹配的結構通常為兩列平行且相對於裝樣環400的中心對稱設置的滾珠槽405。剪切試驗通常要求以試樣正中間的橫截面作為剪切面，當放樣裝置可調整時，顯然，相應的需要將放樣裝置與水平加載裝置2之間的相對位置作調整，此時，可以通過在放樣裝置下面加調整墊塊的方式進行調整，也可以通過調整水平加載裝置2的豎向高度的方式進行調整，為了減輕整套設備的重量，優選以後一種方式進行調整，如圖I所示，所述反力架I包括底板11、垂向反力板13、水平反力柱14和四根矩形分布的立柱12，立柱12和水平反力柱14均為絲杆，底板11和垂向反力板13相互平行且與各立柱12垂直並通過螺母16固定在各立柱12上，在水平反力柱14上螺紋連接有水平反力座15，水平加載裝置2的固定端與水平反力座15相接觸。實施例一如圖I 圖15所示，應用本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件的組裝式變尺寸直剪壓縮儀，其包括了實驗室直剪試驗的標準尺寸，在人為地設置了剪切面後，可對試樣施加數級垂向荷載進行剪切或壓縮試驗。首先利用2. 5cm厚度的鋼板，製作編號為① ⑧的八套試樣盒剛性組件40，即用於構成上剪切盒41或下剪切盒42的試樣盒剛性組件40的厚度為2. 5cm,每套試樣盒剛性組件40由四個同心的鋼環組成，其中最外一層鋼環外緣為正方形，邊長27cm，內部以其形心為圓心被掏掉直徑為20cm的圓柱從而形成一個空心環一，空心環一上設置有螺栓孔408，緊接著是一個外徑20cm、內徑15cm的空心環二，被正方形鋼環所嵌套，接著此環嵌套一個外徑15cm、內徑IOcm的空心環三，空心環三則嵌套外徑10cm、內徑直徑6. 18cm的空心環四，為實現各環的軸向單向限位，以便於固定各裝樣環，避免各環之間在剪切過程中的相對移動以及方便排水槽的對位，各環上相應設置定位止口 402和定位槽403，定位槽403設在頂面上，從而實現相對定位。此外，製作透水和不透水的傳力板6各一組，每組傳力板6有四塊板，均為圓板，直徑分別是20cm、15cm、10cm、6. 18cm。若各套試樣盒剛性組件40的裝樣環400內腔截面形狀為正方形，則相應的空心環一為外緣邊長27cm、內緣邊長17. 72cm的「回」形環,空心環二為外緣邊長17. 72cm、內緣邊 長13. 29cm的「回」形環，空心環三為外緣邊長13. 29cm、內緣邊長8. 86cm的「回」形環，空心環四為外緣邊長8. 86cm、內緣邊長5. 475cm的「回」形環，即正方體試樣的截面積與圓柱體試樣的截面積相當，相應的透水或不透水的傳力板6為正方形板，邊長分別是17. 72cm、
13.29cm、8. 86cm、5. 475cm。[0057]試樣盒剛性組件40通過嵌套的方式實現試樣的徑向尺寸變化，各裝樣環400能夠相互嵌套支撐並藉助最外層裝樣環401的相互連接而固定，當不組裝空心環四時，最內側的空心環的各定位槽403內相應以填補件404填補，以免裝樣時試樣擠入定位槽403內，從而保證試樣尺寸準確。某些試樣盒剛性組件40局部構造略有不同 編號為④的試樣盒剛性組件40的空心環一上設置有對稱的固定耳407，並在其底面設置有滾珠槽405 ；編號為⑤的試樣盒剛性組件40的空心環一上設置有對稱的固定耳407，並在其頂面設置有滾珠槽405 ；編號為⑧的試樣盒剛性組件40的各個空心環底面對稱地刻有四條排水槽406。當該層的四個空心環的排水槽406旋轉對齊時，試樣可實現底面排水剪切；當任意一環旋轉錯位後，排水通道被封閉，試樣實現不排水剪切。將編號為①、②、③、④的試樣盒剛性組件40層疊固定形成上剪切盒41，編號為⑤、⑥、⑦、⑧的試樣盒剛性組件40層疊固定形成下剪切盒42。每層試樣盒剛性組件40的空心環一的四個角點及四邊中點都鑽有螺栓孔408，可方便地用一定長度的螺栓將一定套數的試樣盒剛性組件40固定在一起從而實現試樣在高度上的變化。為實現垂直加載裝置3在豎直方向上的移動，反力架I上的四根立柱12採用四根絲杆，其與垂向反力板13、底板11 一起用螺母16固定，這樣可實現垂向反力板13在立柱12任意高度處的定位。如圖I 圖15所示，所述組裝式變尺寸直剪壓縮儀包括由垂向反力板13、四根呈正方形分布的立柱12、底板11、水平反力柱14、水平反力擋板15及若干螺母16組成的反力架1，上剪切盒41和下剪切盒42以及由垂直加載裝置3、水平加載裝置2和垂直加載裝置滾動支撐17組成的反力系統。上剪切盒41和下剪切盒42的高度由各自包含的試樣盒剛性組件40的套數或者說層數決定，各可組合出2. 5cm、5cm、7. 5cm、IOcm四個高度。需要注意的是，上剪切盒41中的④號試樣盒剛性組件40必須放在底部，因為其上設有滾珠槽405，同時下剪切盒42中的⑤號試樣盒剛性組件40必須放在上部，其上同樣設有滾珠槽405，下剪切盒42中的⑧號試樣盒剛性組件40必須放在底部，因為其上設有排水槽406。當需對試樣高度為5cm的試樣進行排水剪切時，上剪切盒41隻有④號試樣盒剛性組件40，下剪切盒42應將⑤⑧號試樣盒剛性組件40固定在一起，並在⑧號試樣盒剛性組件40的空心環四內安裝直徑為6. 18cm、高度為2. 5cm的透水石以實現排水。試驗開始時，先組裝儀器。將立柱12、水平反力柱14用螺母16與底板11固連在一起，將已經按照規範所規定的試樣徑高比組裝好的下剪切盒42與底板11用螺栓固連在一起，接著在⑤號試樣盒剛性組件40的滾珠槽405內放入作為滾動支撐5的適量經潤滑後的鋼珠，將同樣固連好的上剪切盒41反扣在下剪切盒42上，注意鋼珠應嵌入上、下滾珠槽405形成的閉合定向槽內。為避免反扣在一起的上、下剪切盒在裝樣時沿著剪切面的滾珠排滑動，如圖3所示，在剪切面附近的④、⑤號試樣盒剛性組件40的空心環一上的固定耳407中插入銷釘，將上、下剪切盒固定，裝樣完畢後抽出銷釘即可。試樣裝填完畢後，視試驗的排水與否在試樣頂部加裝相應尺寸的透水或不透水的傳力板6。垂向反力板13用螺母固定在立柱12上適當的位置並儘量其調整為水平狀態。將刻有滾珠槽的兩塊鋼板及潤滑過的鋼珠組裝成垂直加載裝置滾動支撐17後安放於垂直加載裝置3和垂向反力板13之間，讓垂直加載裝置3稍微向試樣施力後即可將其與垂直加載裝置滾動支撐17的下層鋼板之間相互固定。將水平加載裝置2安放在以一定厚度的木墩製作的支座上，其後端與水平反力座15接觸，水平反力座15與水平反力柱14螺紋連接，從而可調整水平加載裝置2的高度，水平加載裝置2的前端與上剪切盒41靠近剪切面的④號試樣盒剛性組件40相接觸，儘量減小水平施力時對剪切面的扭矩。在上剪切盒41上安裝測量試樣水平與垂直變形的機械或數顯千分表。施加一定的垂向壓力即可進行剪切試驗。按《土工試驗規程》進行快剪試驗、固結快剪試驗、慢剪試驗。每組試驗應製備4至5個試樣，其密度差值不得大於O. 03g/cm3，含水率差值不得大於1%。在不同壓力下進行試驗，各級垂直壓力級差大致相同。軟巖的直剪試驗與土樣的直剪操作方式大致相同，只是試驗過程中不需要排水。土樣壓縮試驗時，按《土工試驗規程》規定，本儀器適用於最大粒徑為2. 5cm的粗粒土,此時試樣直徑應為20cm，高度應為10cm。也可對其他尺寸的試樣進行試驗，但對應的 試樣最大粒徑應按規範相應減小。同樣按此規範為其他土類的原狀樣或擾動樣進行制樣並試驗。安裝千分表測量試樣的垂向變形。施加各級垂向壓力，設土層最大實際壓力為200m級土石壩,最大垂向壓力即4MPa左右，則試驗施加的最後一級壓力為4200KPa左右。壓力等級一般為50、100、200、400、800、1600、3200、4200KPa，此時垂直加載裝置3的最小額定加載能力為15噸。巖石單軸壓縮試驗時，根據試驗規範，巖石試樣標準尺寸為直徑5cm、高IOcm的圓柱。此時的裝樣裝置需要由四套試樣盒剛性組件40組成下剪切盒42，且各套組件不需外徑為IOcm的空心環四。將試樣放入下剪切盒42，同時按照前述操作調整好垂向反力板13與垂直加載裝置3的位置，注意此時不再需要垂直加載裝置滾動支撐17，可用一塊鋼板代替。為避免試樣破壞時巖塊崩彈傷人，在試樣周圍可加裝一個特製的保護罩。在試樣頂部放上大小與試樣直徑匹配的傳力板6,垂直加載裝置3施力於傳力板6上直到試樣破壞。由於巖石試樣破壞強度多在IOOMPa以上，所以此時所用的垂直加載裝置3應至少能提供30噸的荷載。水平加載裝置2和垂直加載裝置3都可以使用最小額定加載能力為15噸的千斤頂。垂直加載裝置3的強度要能夠達到為壓縮試驗提供4. 2MPa的垂向壓力，最好可以為硬巖的單軸壓縮提供50t的垂向壓力。按照規範，本實施例所述的壓縮儀可實現最大粒徑2. 5cm的粗粒土的直接剪切與壓縮固結試驗。實施例二 如圖2 圖16所示，應用本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件的組裝式變尺寸雙面剪切儀，其包括了實驗室直剪試驗的標準尺寸，可對試樣施加數級垂向荷載進行雙剪面剪切試驗。該組裝式變尺寸雙面剪切儀是在實施例一的組裝式變尺寸直剪壓縮儀的基礎上，增加一套用作中間剪切層43的組裝式變尺寸試樣盒套件。這套組裝式變尺寸試樣盒套件包括4套高度為2cm的試樣盒剛性組件40，這4套試樣盒剛性組件40的編號分別是⑨⑩◎◎，該4套試樣盒剛性組件40所包含的裝樣環的基本形狀、尺寸與用於構成上剪切盒41或下剪切盒42的試樣盒剛性組件40相同，但由於該四套剛性組件需固定為一體，所以其在自身兩條邊的相同位置都設有固定耳，以便試驗時用螺栓錨固在一起，且其中⑨號和⑩號試樣盒剛性組件40的局部構造有不同第⑨號試樣盒剛性組件40的最外側裝樣環401的頂面和底面都設置有滾珠槽405，並設置了固定耳407 ；第⑩號試樣盒剛性組件40的最外側裝樣環401的底面設置有滾珠槽405，並設置了固定耳407。當中間剪切層只由一層試樣盒剛性組件40，比如只由⑨構成時，則⑨號剛性組件上下表面均需設滾珠槽405。 下面以進行2cm剪切層雙剪面剪切試驗為例進行進一步說明。試驗開始時，先組裝儀器。將立柱12、水平反力柱14用螺母16與底板11錨固在一起，按照規範所規定的試樣徑高比，將所需層數的下剪切盒42與底板11用螺栓錨固在一起，接著在⑤號試樣盒剛性組件40的滾珠槽405內放入適量經潤滑後的鋼珠。接著將⑨號試樣盒剛性組件40扣在下剪切盒42上，注意滾珠槽405之間的對位。接著在⑨號試樣盒剛性組件40的上部滾珠槽405內放入滾珠，將錨固好的上剪切盒41反扣上去，並注意滾珠槽405的對位。為避免反扣在一起的上、下剪切盒在裝樣時沿著剪切面的滾珠排滑動，如圖11所示，在剪切面附近的④、⑤、⑨號試樣盒剛性組件40的裝樣環401上各設有兩個固定耳407，只要用一根銷釘插入固定耳407中就可將剪切盒4固定，裝樣完畢後抽出銷釘即可。裝樣時，由於儀器結構的特殊性，除直徑6. 18cm的試樣外,其他直徑試樣裝樣時，每層在套好目標直徑對應的空心環後，應該用填補件404將留出的定位槽403填滿以免裝樣時試樣被擠入槽中。如圖16所示，試樣裝填完畢後，在試驗時，上剪切盒41與下剪切盒42是固定的。下剪切盒42通常通過螺栓錨固在底板11上，上剪切盒41則通過四組拉板19、銷20及上剪切盒41上的固定耳407與四根立柱12連接固定起來。調整水平反力座15在水平反力柱
14上的位置，使得水平加載裝置的前端頂在⑨號試樣盒剛性組件40的裝樣環401的側面，後端與水平反力座15接觸。視試驗的排水與否在試樣頂部加裝相應尺寸的透水或不透水傳力板6。把垂向反力板13用螺母16固定在立柱12上適當的位置並儘量調整為水平狀態，在垂直加載裝置3與垂向反力板13之間加裝一塊鋼板，垂直加載裝置3與上剪切盒41之間接觸並稍微施力之後將垂直加載裝置3固定。在中間剪切層43上安裝測量試樣水平與垂直變形的機械或數顯千分表。施加一定的垂向壓力即可按《土工試驗規程》進行剪切試驗。此外，還可組裝出高度分別為4cm、6cm、8cm的中間剪切層43，當中間剪切層43由數層試樣盒剛性組件40組裝而成時，確保⑨、⑩號試樣盒剛性組件40分置於其上下兩端，以便與上剪切盒41、下剪切盒42的滾珠槽405相對齊。除以上兩個實施例外，本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件還能夠推廣應用於其他的一些土工試驗儀器中，主要用於構成其配套的放樣裝置，根據具體試驗的放樣需要，可以對本實用新型的組裝式變尺寸試樣盒套件添附類似於本說明書中記載的排水槽、固定耳等的附加結構，以適應其具體的運用 場合。
權利要求1.組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述組裝式變尺寸試樣盒套件由至少兩套可相互層疊連接的試樣盒剛性組件(40)組成，每一套試樣盒剛性組件(40)包括至少兩個相互嵌套的裝樣環(400)，各相鄰兩個裝樣環(400)中，位於內側的裝樣環(400)的外緣與位於外側的裝樣環(400)的內緣相貼合，位於內側的裝樣環(400)被位於外側的裝樣環(400)軸向單向限位。
2.如權利要求I所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述各相鄰兩個裝樣環(400)中，位於內側的裝樣環(400)外緣設置有定位止口(402)，位於外側的裝樣環(400)內緣設置有與對應定位止口(402)相應的定位槽(403)。
3.如權利要求2所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述的試樣盒剛性組件(40)還包括一組與定位槽(403)匹配的填補件(404)。
4.如權利要求2所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述各裝樣環(400)的定位止口(402)和/或定位槽(403)有四個，並呈中心對稱布置。
5.如權利要求I 4中任意一項權利要求所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述其中一套試樣盒剛性組件(40)的各個裝樣環(400)上都開設有排水槽(406)，當各裝樣環(400)以設定方式嵌套時，各個裝樣環(400)上的排水槽(406)組成通槽，否則其中至少有兩個相鄰的裝樣環(400)上的排水槽(406)相互錯開。
6.如權利要求I 4中任意一項權利要求所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述其中一套試樣盒剛性組件(40)中最外側的裝樣環(401)上設置有滾動支撐匹配結構。
7.如權利要求6所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述設置有滾動支撐匹配結構的裝樣環(401)的外緣上設置有兩個固定耳(407)。
8.如權利要求6所述的組裝式變尺寸試樣盒套件，其特徵是所述設置有滾動支撐匹配結構的裝樣環(401)的外緣呈正方形。
專利摘要本實用新型公開了一種能夠用於多種尺寸巖土試樣直剪與壓縮試驗的組裝式變尺寸試樣盒套件，該組裝式變尺寸試樣盒套件由至少兩套可相互層疊連接的試樣盒剛性組件組成，每一套試樣盒剛性組件由相互嵌套的多個裝樣環組成，各相鄰兩個裝樣環中，位於內側的裝樣環的外緣與位於外側的裝樣環的內緣相貼合，位於內側的裝樣環被位於外側的裝樣環軸向單向限位，其中一套試樣盒剛性組件中最外側的裝樣環上設置有滾動支撐匹配結構，另可有一套試樣盒剛性組件的各個裝樣環上都開設有排水槽，可以實現土體試驗的排水與不排水，試驗時通過增減試樣盒剛性組件層數及其裝樣環數實現試樣在尺寸上的變化，拆卸組裝方便，並可用作多種土工試驗儀器的放樣裝置。
文檔編號G01N3/02GK202383010SQ201120515908
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者符文熹, 鄭星 申請人:四川大學