专利名称：用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土体抗剪强度测试中所使用的装置。具体是一种在大型直接剪切试验中，消除了动剪切盒偏移的装置。
背景技术：
直接剪切试验是在室内测试土体抗剪强度指标的主要试验方法之一，适用于测试绝大多数土体的抗剪强度指标。根据剪切荷载施加的方式不同，常用的直接剪切试验方法可以分为“应变控制式直接剪切试验”和“应力控制式直接剪切试验”两种类型。根据试样剪切破坏面尺寸的大小，又可分为“小型直接剪切试验”、“中型直接剪切试验”和“大型直接剪切试验”三种。其中，大型直接剪切试验通常用于测试粗粒土的抗剪强度指标，试样常为圆柱体或长方体，剪切破坏面常为圆形或正方形。由于大型直接剪切试验试样的几何尺寸和自重大，试样内颗粒粒径分布范围宽(即级配宽)，且含有一定量的大粒径颗粒，在制样时很难做到试样内土颗粒分布和密实度的绝对均匀。因此，大型直接剪切试验的试样总体上通常是不均匀的，试样潜在剪切破坏面上的抗剪强度也是不相同的。对总体上不均匀的试样而言，在施加水平剪切荷载的初期，即试样发生剪切破坏以前，试样内部剪应力的分布可认为是均匀的，动剪切盒发生偏移的可能性小。而随着水平剪切荷载的增大，试样内部的剪应力也逐渐增大。当试样内部的剪应力增大到一定值时，试样潜在剪切破坏面上抗剪强度较小的区域最先发生剪切破坏，剪切荷载转由潜在剪切破坏面上尚未发生剪切破坏的部分承担，直到随着剪切荷载的进一步增大，整个潜在剪切面都发生了剪切破坏。由于潜在剪切破坏面的局部抗剪强度分布不均匀，当抗剪强度较小的部分潜在剪切面发生剪切破坏后，动剪切盒的位移方向将偏离剪切荷载的施加方向。这种动剪切盒的偏移将使试样潜在剪切面的剪应力大小和方向分布复杂化，使得潜在剪切面同时承受剪切荷载和扭转荷载，造成抗剪强度指标测量的不准确，严重时还可能导致试验失败。在目前的大型直接剪切试验中，这种动剪切盒偏移对试验结果的影响是被忽略的，导致了实验结果不精确。而如何消除这种偏移，获得精确的实验结果，现有技术并没有给出合适的技术方案。
发明内容本实用新型的目的是提供一种用于大型直接剪切试验的剪切盒，防止在试验过程中，动剪切盒的位移方向偏离剪切荷载的施加方向。为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒置于底座上方。所述底座的上表面安装两条相互平行的导向梁，所述下剪切盒的下表面具有两条与所述导向梁相配合的导向槽。值得说明的是，在大型直接剪切试验中所用到的动剪切盒通常包括上剪切盒和下剪切盒，上、下剪切盒其中之一为动剪切盒。本实用新型采用上剪切盒固定、下剪切盒被推动的方案，即下剪切盒为动剪切盒。该方案也是目前大多数大型直接剪切试验采用的方法。本实用新型的剪切盒底面为正方形，试样为长方体形或圆柱体形，即潜在剪切破坏面为正方形或圆形。本实用新型采用了上述技术方案，其技术效果是毋庸置疑的。由于下剪切盒底面具有导向槽，而底座上所安装的两条平行导向梁又与之配合。在进行大型直接剪切试验的过程中，沿平行于导向梁的方向对下剪切盒施加剪切荷载，即使潜在剪切破坏面的局部抗剪强度分布不均匀，也不会造成作为动剪切盒的下剪切盒的位移方向偏离剪切荷载的施加方向。
本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型下剪切盒的结构示意图；图3为本实用新型底座的结构示意图；图4为本实用新型剪切盒就位前底座及导向梁的结构示意图；图5为本实用新型下剪切盒和底座配合后的结构示意图；图6为嵌入了钢珠的导向梁结构示意图。图中:1-上剪切盒，2-下剪切盒，3-底座，4-导向槽，6-导向梁，8-钢珠，9-槽体。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型范围内。参见附图:图中一种用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒，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置于底座3上方。所述底座3的上表面安装两条相互平行的导向梁6，所述下剪切盒2的下表面具有两条与所述导向梁6相配合的导向槽4。实施例中，在下剪切盒2底面的两条导向槽4的横截面为矩形，且相互平行。所述导向槽4对称布置在剪切盒底面中线的两侧，其方向是沿剪切试验中的水平推力方向。作为优选，导向槽4尽可能布置在靠近下剪切盒2底面边缘处，但导向槽4外缘与下剪切盒2边缘的最小距离应满足安全上的要求，通常不宜小于2 5cm。另外，导向槽4的长度与下剪切盒2底面边长相同，宽度约5 10cm，深度约2 5cm。进一步地,所述底座3上安装导向梁6的位置开有两条相互平行的槽体9,所述导向梁6通过升降装置安装在槽体9内。在上、下剪切盒安装就位前，位于底座3上表面的导向梁6下降，且使得导向梁6顶部略低于基础顶面，以方便剪切盒的就位及安装。在上、下剪切盒安装就位后，位于槽体9内的导向梁6上升后卡入到下剪切盒底面的导向槽4中，并固定住。在剪切试验开始至结束的整个过程中，导向梁始终固定不动，以实现防止动剪切盒(即下剪切盒)发生偏移的功能。剪切试验结束后，使导向梁6下降至槽体9内，其顶面低于底座3的上表面，以便于拆除试样工作和进行下一步试验的操作。[0020]更进一步，所述导向梁6的侧面嵌入若干钢珠8。由于导向梁6两侧面嵌入钢珠8，有效地减少了动剪切盒(即下剪切盒)移动时的摩擦。本实施例优选方式的导向梁6的长度比下剪切盒6底面边长至少长20cm。嵌入钢珠8后的导向梁6的总宽度略小于下剪切盒2底面导向槽4的宽度，高度不小于下剪切盒底面导向槽4深度的2倍。
权利要求1.一种用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒，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)置于底座(3)上方，其特征在于:所述底座(3)的上表面安装两条相互平行的导向梁(6)，所述下剪切盒(2)的下表面具有两条与所述导向梁(6)相配合的导向槽(4)。
2.根据权利要求1所述的用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒，其特征在于:所述底座(3)上安装导向梁(6)的位置开有两条相互平行的槽体(9)，所述导向梁(6)通过升降装置安装在槽体(9)内。
3.根据权利要求1所述的用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒，其特征在于:所述导向梁(6)的侧面嵌入若干钢珠(8)。
专利摘要本实用新型的目的是提供一种用于大型直接剪切试验的剪切盒，防止在试验过程中，动剪切盒的位移方向偏离剪切荷载的施加方向。即一种用于大型直接剪切试验的无偏移剪切盒，包括相互配合的上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒置于底座上方。所述底座的上表面安装两条相互平行的导向梁，所述下剪切盒的下表面具有两条与所述导向梁相配合的导向槽。由于下剪切盒底面具有导向槽，而底座上所安装的两条平行导向梁又与之配合。在进行大型直接剪切试验的过程中，沿平行于导向梁的方向对下剪切盒施加剪切荷载，即使潜在剪切破坏面的局部抗剪强度分布不均匀，也不会造成作为动剪切盒的下剪切盒的位移方向偏离剪切荷载的施加方向。
文档编号G01N3/02GK202928877SQ20122066009
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者王俊杰, 梁越, 刘明维, 张慧萍 申请人:重庆交通大学