[实用新型]应力应变控制式直剪仪

说明书

技术领域

本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种直剪仪，特别是一种应力应变控制多功能直剪仪。

背景技术

直剪仪是土工试验中最常规的一种试验设备，主要用于测定岩土体在静载荷条件下的抗剪强度参数。岩土体的失稳绝大多数是由剪切破坏引起的，岩土工程的失稳破坏都伴随着剪切位移的发展，因此，通过施加剪切力或控制剪切位移对岩土体进行试验，准确测定岩土体的抗剪强度参数在岩土工程建设中具有重要意义，直剪试验则是一种重要的试验手段。

直剪试验是以Coulomb理论为理论基础发展而来的、最早且最直接测定岩土体抗剪强度的试验方法。试验可分为应力控制式和应变控制式两种，应力控制式直剪试验是将土样装入剪切盒中，通过加压板对土样施加垂直压力的同时，对试样施加恒定的水平剪切力，测定其相应剪切位移，用于蠕变试验，测定土的长期强度；应变控制式直剪试验则是在对土样施加垂直压力的同时，按恒定速率剪切，测定其相应的水平剪应力，用于测定土的常规剪切强度。

目前国内外直剪仪常见的一种为单盒直剪仪，另一种为四联剪，两种直剪仪垂直荷载的施加均采用杠杆机构。在试验过程中发现，杠杆在施加砝码后发生了较大程度的倾斜，所加荷载越大倾角越大，最大达到了30°，使得实际作用于试样的压力大大减小，可见采用杠杆机构加荷力损失较大。除此之外，剪切盒规格单一，尤其国内用的多为圆形剪切盒，尺寸较小，应力集中现象较为严重，使得试样在整个试验过程中一直处于应力分布不均匀的状态，随着剪切位移的产生，这种应力分布的不均匀还会增强，影响测试结果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应力应变控制式直剪仪。

该直剪仪包括试验平台以及设置于试验平台上的下剪切盒，下剪切盒上设置有上剪切盒，上、下剪切盒形成容纳岩土体试样的方形剪切盒，上剪切盒上设置有用于向岩土体试样施加垂直载荷的垂直压力加荷机构，下剪切盒的一端与用于应力控制式直剪试验的水平剪力加荷机构相配合，另一端与用于应变控制式直剪试验的水平荷载机构相配合，所述水平荷载机构包括设置于试验平台上的扭矩转换箱以及与扭矩转换箱和下剪切盒分别相连的水平荷载拉压力传感器，扭矩转换箱包括齿条、齿轮、与齿轮同轴连接的蜗轮以及与蜗轮配合的蜗杆，齿条的一端与齿轮相配合，另一端与下剪切盒相连，试验平台上设置有用于驱动蜗杆的剪切伺服电机。

所述直剪仪还包括支撑架以及与支撑架相连的横梁，试验平台设置于支撑架上。

所述上剪切盒的底部两边沿设置有与剪切位移方向一致的上剪切盒下V型槽，下剪切盒的上部两边沿设置有与上剪切盒下V型槽对应的下剪切盒上V型槽，试验平台上设置有与剪切位移方向一致的试验平台V型槽，下剪切盒的底部两边沿设置有与试验平台V型槽配合的下剪切盒下V型槽。

所述试验平台V型槽为2个以上。

所述下剪切盒包括储水盒以及固定于储水盒内一端的内盒，下剪切盒上V型槽设置于内盒的上部边沿，储水盒的高度大于内盒。

所述垂直压力加荷机构包括与上剪切盒相对的加压盖，加压盖的上端与垂直荷载拉压力传感器的下端相连，垂直荷载拉压力传感器的上端与垂直荷载加压横杆的上端相连，垂直荷载加压横杆的下端与设置于试验平台下端的垂直加荷滑轮组相连，垂直加荷滑轮组包括与垂直荷载加压横杆的下端相连的垂直压力加荷机构动滑轮组以及与垂直压力加荷机构动滑轮组相连的垂直压力加荷机构定滑轮组，垂直加荷滑轮组与设置于试验平台下端的垂直加荷砝码相连。

所述垂直压力加荷机构动滑轮组与垂直荷载加压横杆采用点连接方式。

所述水平剪力加荷机构包括设置于试验平台下端的剪力加荷滑轮组以及与剪力加荷滑轮组相连的水平加荷砝码，剪力加荷滑轮组包括与下剪切盒相连的水平剪力加荷机构动滑轮组以及与水平剪力加荷机构动滑轮组相连的水平剪力加荷机构定滑轮组。

所述直剪仪还包括设置于试验平台上的应变控制电子屏，垂直荷载拉压力传感器和水平荷载拉压力传感器分别与应变控制电子屏相连，应变控制电子屏与剪切伺服电机相连。

所述扭矩转换箱为多组，扭矩转换箱之间设置有用于连接相邻蜗杆的可脱节式轴承。

本实用新型的有益效果体现在：本实用新型所述直剪仪是一种多功能直剪仪，通过设置水平荷载机构以及水平剪力加荷机构在一台仪器上既可进行应变控制式直剪试验，又可进行应力控制式直剪试验；本实用新型所述直剪仪中各部件均采用机械连接，结构简单、加工成本低，使用便捷，特别方便进行零部件的维护与更换，为节约使用成本提供了便利，易于在生产和教学中推广应用。