[发明专利]土体原位剪切及静载荷试验仪

说明书

技术领域

本发明涉及土体原位测试技术领域，尤其是涉及土体剪切和静载荷原位实验仪器。

背景技术

土体强度试验值目前分为室内剪切实验和现场大剪实验、十字剪切实验。一般土体抗剪强度的测定主要有直接剪切试验、原位直剪试验。

直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力，然后根据库伦定律确定土的抗剪强度参数内摩擦力和粘聚力。不论是三轴剪切还是常规直剪试验，均要求在现场采集原状土样，然后在不同的压力、排水条件及环境下进行试验。

室内直剪试验人为控制剪切面，且排水条件也难以控制，使得应力状态与土体天然状况有较大出入。原位直剪试验由于测试在现场进行，不存在运输的轻微扰动，也不会发生含水量的变化，能最大限度地保持土体结构的天然状态。

另外，它还能够沿着滑动方向施加水平推力，并可把剪切面直接固定在滑面上剪切，剪切面积较大，具有代表性。由于原位直剪试验一般通过挖竖井的方式进行测量，试验环境很差，同时，人为读数的误差是测量误差的一个很大来源，系统测量误差很大程度取决于试验者的操作水平和试验技能，且均不可同时测试土体静载荷。

发明内容

本发明的目的是提供一种土体原位剪切及静载荷试验仪，可在地面以下的任何土层做原位土体的剪切强度和静载荷测试，随时测得土体的力-变形(应力-应变)曲线，各土层的比列极限、塑性、破坏强度和粘聚力、内摩擦角等参数。

本发明的一种土体原位直剪及静载荷试验仪包括：

壳体，

心轴，套设在所述壳体内，并沿所述壳体的长度延伸；

推杆，可移动并可旋转地套设在所述心轴上，在所述推杆上开设有外螺纹，在所述推杆上安装有位移传感器和压力传感器；

导杆，该导杆有8个，均布在所述壳体内，并可沿所述壳体的长度方向移动，在所述导杆的一端设置有摆块，在所述导杆的外表面形成有与所述推杆的外螺纹相适配的外螺纹；

连接块，可移动套设在所述心轴上；

推块，设置在所述心轴的一端；

托杆，该托杆有8个，一端铰接安装在所述连接块上；

支撑杆，该支撑杆有8个，分别与所述托杆相一一对应设置，支撑杆的一端与所述托杆的另一端相铰接连接，支撑杆的另一端铰接连接在所述推块上。

本发明使用托杆支撑摆块形成的圆盘，利用剪切实验得到土体粘聚力、内摩擦角标准值、压力-变形曲线，采用静载荷实验得到土体比例极限、屈服极限和强度极限，试验仪测试准确、操作灵活、结果可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为图1的摆块推到展开位置的结构示意图；

图3为图2的摆块形成的圆盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

如图1所示，本发明包括：壳体1、心轴2、推杆3、导杆4、连接块5、推块6、托杆7和支撑杆8。心轴2套设在壳体1内，并沿壳体1的长度延伸。推杆3可移动并可旋转地套设在心轴2上，在推杆3上开设有外螺纹，在推杆3上安装有位移传感器9和压力传感器10。导杆4有8个，均布在壳体1内，并可沿壳体1的长度方向移动，在导杆4的一端设置有摆块11，8个摆块8正好拼成一个圆盘（下述），在导杆4的外表面形成有与推杆3的外螺纹相适配的外螺纹。连接块5可移动套设在心轴2上。推块6设置在心轴2的一端。托杆7有8个，一端铰接安装在连接块5上。支撑杆8有8个，分别与托杆7相一一对应设置，支撑杆8的一端与托杆7的另一端相铰接连接，支撑杆8的另一端铰接连接在推块6上。

如图2所示，这样，通过推杆3在心轴2上移动并旋转，就驱动导杆4旋转并移动，从而使摆块11旋转至展开的位置，8个摆块11正好能够拼接成如图3所示的圆盘状，此时托杆7打开并托住由摆块11形成的圆盘。压力传感器10和位移传感器9自动采集数据并存储，并向上剪切土体，测得土体的力-变形(应力-应变)曲线、粘聚力、内摩擦角等参数，土体原位直剪测试后，托杆7回收且摆块11旋转缩回，逐步施加竖直载荷向下压缩土体，应力和位移传感器监测土体受力和变形，且自动采集测试数据并存储，测得各土层的比列极限、塑性、破坏强度参数。另外，还可以在壳体1内设置视频采集装置，这样就可以录制这个实验的全过程。

本发明使用推杆3驱动导杆4旋转并移动，使摆块11旋转至展开形成圆盘状，托杆支撑摆块形成的圆盘，就可以利用剪切实验得到土体粘聚力、内摩擦角标准值、压力-变形曲线，采用静载荷实验得到土体比例极限、屈服极限和强度极限，试验仪测试准确、操作灵活、结果可靠。另外，通过推杆3可以使摆块11收起置于壳体1内，以便于下放到预定的土体位置进行测试。