一种双环式环剪仪

本申请属于土力学试验装置，更具体地说，是涉及一种双环式环剪仪。

背景技术：

1、土体的剪切试验是指通过专用的剪切仪器对土样进行剪切，通过记录剪切过程中土体剪切应力的大小变化情况从而得出土体的抗剪强度参数(黏聚力c值和内摩擦角φ值)，进而对土体的抗剪强度、土坡的稳定性等进行评价。剪切仪器主要包括直接剪切仪、单剪仪和环剪仪等。自上世纪20年代以来，国内外的研究人员针对大变形滑坡陆续研发出了多种样式的环剪仪。环剪仪从大类上可分为单环式环剪仪和双环式环剪仪，二者的区别在于剪切盒的构造不同，但是试验基本原理是一样的。单环式环剪仪的剪切盒为完整的圆筒状，通过上部的带板齿压力板对土样提供扭矩和法向应力。双环式环剪仪的剪切盒分为上剪切盒与下剪切盒，剪切时上剪切盒固定不动，下剪切盒转动来提供扭矩。法向应力一般是通过杠杆与砝码提供，或垂直压力装置。另外一点不同是二者剪切时试样剪切带的位置，前者试样剪切带出现于压力板附近而非试样内部，后者试样剪切带出现于上、下剪切盒的缝隙处。

2、目前国内外实验室所用各种型号的环剪仪绝大多数都只能提供基本的剪切功能，而双环式环剪仪由于其上剪切盒与下剪切盒之间不能保持良好的密封状态，使得其不能有效地测量和控制剪切面处的孔隙水压力。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种双环式环剪仪，以解决现有技术中的双环式环剪仪不能有效地测量和控制剪切面处的孔隙水压力的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种双环式环剪仪，包括：

3、固定架；

4、剪切盒，设于所述固定架上；所述剪切盒包括上剪切盒、下剪切盒以及设于所述上剪切盒和所述下剪切盒接触面处的十字型密封圈，所述上剪切盒和所述下剪切盒的接触面上均设有与所述十字型密封圈相匹配的密封凹槽；所述剪切盒内设有用于放置试样的环形腔；

5、孔隙水压力传感器，靠近所述上剪切盒和所述下剪切盒的接触面设置；

6、垂直应力加载装置，用于对所述环形腔内的试样施加垂直方向的应力；

7、环剪应力加载装置，用于带动所述下剪切盒旋转；以及，

8、压紧装置，包括竖向压杆和水平压杆；所述竖向压杆的一端连接在所述上剪切盒上，另一端与所述水平压杆抵接；所述水平压杆活动连接在所述固定架上。

9、进一步地，还包括压力体积控制器，所述压力体积控制器包括底座和设于所述底座上的压力体积控制腔、压力体积控制螺杆和步进电机，所述压力体积控制螺杆的两端分别与所述压力体积控制腔和所述步进电机相连；

10、所述环形腔的底部和顶部分别设有第一排水孔和第二排水孔，所述第一排水孔与所述压力体积控制腔间通过排水管相连通。

11、进一步地，还包括抽真空装置，所述抽真空装置包括相互连通的真空泵和真空饱和缸，所述真空饱和缸与所述第二排水孔通过抽真空管相连通。

12、进一步地，还包括集水槽，所述剪切盒置于所述集水槽内。

13、进一步地，所述垂直应力加载装置包括：

14、伺服液压油缸，其通过固定梁固定在所述固定架上；

15、水平承压板，其上侧与所述伺服液压油缸的液压杆连接；

16、垂直加压传立柱，其上端连接在所述水平承压板的下侧；

17、扭矩传感器，其上侧面与所述垂直加压传立柱的下端连接；以及，

18、传力缸，其两端对称连接有第一透水板，所述第一透水板位于所述环形腔的内部上侧，用于为所述环形腔内的试样施加压力；所述第一透水板的透水孔与所述第二排水孔相连通。

19、进一步地，还包括垂直位移传感器，其连接在所述水平承压板上。

20、进一步地，还包括固定在所述固定架上的扭矩显示屏，所述扭矩显示屏与所述扭矩传感器电性连接。

21、进一步地，所述环剪应力加载装置包括伺服电机和与所述伺服电机相连接的旋转轴，所述旋转轴的一端与所述集水槽固定连接。

22、进一步地，还包括固定在所述固定架上的剪切方向控制器和剪切速率控制器，所述剪切方向控制器和所述剪切速率控制器均与所述伺服电机电性连接。

23、进一步地，所述孔隙水压力传感器为无线微型孔隙水压力传感器，其通过蓝牙传输与数据采集控制器相连。

24、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

25、本申请的一种双环式环剪仪通过在上剪切盒上设置压紧装置，并采用十字型密封圈将上剪切盒和下剪切盒的接触面密封，使得上剪切盒与下剪切盒之间保持良好的密封状态，进而可以有效地测量和控制剪切面处的孔隙水压力。

技术特征：

1.一种双环式环剪仪，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，还包括压力体积控制器，所述压力体积控制器包括底座和设于所述底座上的压力体积控制腔、压力体积控制螺杆和步进电机，所述压力体积控制螺杆的两端分别与所述压力体积控制腔和所述步进电机相连；

3.如权利要求2所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，还包括抽真空装置，所述抽真空装置包括相互连通的真空泵和真空饱和缸，所述真空饱和缸与所述第二排水孔通过抽真空管相连通。

4.如权利要求2所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，还包括集水槽，所述剪切盒置于所述集水槽内。

5.如权利要求4所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，所述垂直应力加载装置包括：

6.如权利要求5所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，还包括垂直位移传感器，其连接在所述水平承压板上。

7.如权利要求5所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，还包括固定在所述固定架上的扭矩显示屏，所述扭矩显示屏与所述扭矩传感器电性连接。

8.如权利要求4所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，所述环剪应力加载装置包括伺服电机和与所述伺服电机相连接的旋转轴，所述旋转轴的一端与所述集水槽固定连接。

9.如权利要求8所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，还包括固定在所述固定架上的剪切方向控制器和剪切速率控制器，所述剪切方向控制器和所述剪切速率控制器均与所述伺服电机电性连接。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种双环式环剪仪，其特征在于，所述孔隙水压力传感器为无线微型孔隙水压力传感器，其通过蓝牙传输与数据采集控制器相连。

技术总结
本申请提供了一种双环式环剪仪，包括固定架、剪切盒、孔隙水压力传感器、垂直应力加载装置、环剪应力加载装置和压紧装置，本申请的一种双环式环剪仪通过在上剪切盒上设置压紧装置，并采用十字型密封圈将上剪切盒和下剪切盒的接触面密封，使得上剪切盒与下剪切盒之间保持良好的密封状态，进而可以有效地测量和控制剪切面处的孔隙水压力。

技术研发人员：陈琼,崔德山,张扬景皓,王菁莪
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13