一种拉拔式土层剪切强度试验装置的制作方法

本实用新型属于土体力学试验仪器技术领域,具体涉及一种拉拔式土层剪切强度试验装置。

背景技术：

在水利、土木、交通、市政等工程建设中，土体抗剪强度是非常重要的指标，其关系到工程的安全及经济合理性，测得土体的抗剪强度指标的方法包括室内和现场原位试验两大类。现有实验技术主要是直剪试验，将土体制成圆柱体土样，利用直剪仪进行剪切破坏，通过对所施加的正应力和产生的切应力的分析，绘制图表，计算土体抗剪强度。现有技术存在的问题是：直剪试验的设备结构复杂，大多固定安装在室内；试验过程繁琐，对土体的类型有相对的限制条件，对大颗粒土样测试时有较大误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种拉拔式土层剪切强度试验装置，该装置既可以在室内进行试验，也可在现场原位进行试验，还可以对各种类型土体进行拉拔式土层抗剪强度试验，环境适应性强，操作简单，可方便、快捷地获得土体的抗剪强度。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种拉拔式土层剪切强度试验装置，其特点在于：包括由四根立柱、反力架、横梁和底板组成的一个整体框架，两个反力架分别焊接在两个立柱上端之间、横梁焊接在两个反力架之间；在四根立柱的下部，由底板和四侧侧板围成一个上开口的模型槽箱；四根立柱的中部用矩形箍加固；在所述的横梁中心处设有相互啮合的齿轮和齿条，齿轮安装在变速箱的输出轴上，变速箱与电机相连接；所述齿条下面连接有拉力传感器，拉力传感器下连接有丝杠，丝杠下连接有试验夹具。

其特点还在于：

所述的侧板，至少有两邻面是透明的并清晰可见模型槽内待测土体。

所述的试验夹具设为不同尺寸的圆形拉拔板、半圆形拉拔板和矩形拉拔板。

本实用新型的工作原理如下：

测试时，需将试验夹具如圆形拉拔板埋设在放置于土工模型槽内的土样的某一深度并夯实，尽可能接近实际的现场环境，圆形拉拔板以上不同深处埋下透明湿润滤纸，在启动电机开始施加拉力，圆形拉拔板在丝杠的带动下上升时，圆形拉拔板上的土体会与板边缘的土体发生相互剪切，而拉力传感器可实时收集拉力数据，当继续施加力至土体被拉起时，整个剪切面完全破坏。此时的剪力即为土的极限剪切强度值，于是达到测量土的极限剪切强度的目的。

本实用新型的有益效果

该装置结构简单，操作方便，造价低廉；装置适应性较强，既可以在室内进行，也可在现场进行，通过拉力传感器可实时显示数据，依据拉拔式土层剪切强度理论，可快速测出土的力学性能。

附图说明

图1是本实用新型拉拔式土层剪切强度试验装置填土后的状态示意图。

图2是本实用新型拉拔式土层剪切强度试验装置拉拔后的状态示意图。

图3是试验夹具圆形拉拔板结构图。

图4是试验夹具半圆形拉拔板结构图。

图5是试验夹具矩形拉拔板结构图。

图6是齿轮、齿条、传感器和丝杠部分的结构示意图。

图中标号：1立柱、2箍、3侧板、4反力架、5横梁、6齿轮、7电机、8齿条、9拉力传感器、10丝杠、11圆形拉拔板、12滤纸、13待测土体、14破坏面、15底板、16变速箱、17半圆形拉拔板、18 矩形拉拔板。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，图1是本实用新型拉拔式土层剪切强度试验装置填土后的状态示意图；图2是本实用新型拉拔式土层剪切强度试验装置拉拔后的状态示意图；图3是试验夹具圆形拉拔板结构图；图4是试验夹具半圆形拉拔板结构图；图5是试验夹具矩形拉拔板结构图；图6是齿轮、齿条、传感器和丝杠部分的结构示意图。

本实施例的一种拉拔式土层剪切强度试验装置，其特点在于：包括由四根立柱1、反力架4、横梁5和底板15组成的一个整体框架，两个反力架4分别焊接在两个立柱1上端之间、横梁5设置在两个反力架4之间；在四根立柱1的下部，由底板15和四侧侧板3围成一个上开口的模型槽箱；四根立柱1的中部用矩形箍2加固；在所述的横梁5中心处设有相互啮合的齿轮6和齿条8，齿轮6安装在变速箱16的输出轴上，变速箱16与电机7相连接；所述齿条8下面连接有拉力传感器9，拉力传感器9下连接有丝杠10，丝杠10下连接有试验夹具。

其特征还在于：

所述的侧板3，至少有两邻面是透明的并清晰可见模型槽内待测土体13。

所述的试验夹具设为不同尺寸的圆形拉拔板11、半圆形拉拔板17和矩形拉拔板18。

本装置的实验过程如下：

首先将土填入模型槽内至一定深度时，埋下圆形拉拔板11，圆形拉拔板11以上不同深处埋下透明湿润滤纸12，滤纸12是用来测破坏面的破坏面积的，填满土后进行夯实，尽可能接近实际的现场环境，不要破坏滤纸12。开启电机7，丝杠10将土体拔起，操作时尽量缓慢拔起，以保证受力平衡，然后观察圆形拉拔板11上方力的传感器9的变化，记录拉力传感器9上的力发生突变之前的力即为土破坏时破坏面上所受的最大力。当满足下列条件时可认为拉拔试验结束：竖直拉拔力达到峰值后出现下降并趋于稳定。重复操作上述步骤，多次读取该力的值，记录数据，在误差允许的情况下取上述多次实验的平均值作为破坏时所受的力。另外可以通过透明侧板3观察土体的破坏情况，将土下的滤纸12取出，取滤纸12的破坏面与圆形拉拔板11为相似形的滤纸12，算得其面积，模拟得圆台的整体破坏面14，算得破坏面面积；再依据拉拔式土层剪切强度理论，计算得出土的抗剪强度。