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一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，包括用于安放粘性土樣品控制試樣受力的試樣盒、通過(guò)側(cè)向壓力表與側(cè)向液壓泵相連的側(cè)向測(cè)力千斤頂以及通過(guò)固定支架錨固的側(cè)向位移指示表，還包括通過(guò)地錨錨固、位于試樣盒外側(cè)的承力框架座，所述承力框架座內(nèi)側(cè)壁與試樣盒外側(cè)壁分別與側(cè)向測(cè)力千斤頂?shù)膬啥讼嗟挚浚鰝?cè)向位移指示表與試樣盒外側(cè)壁相連、且檢測(cè)方向與側(cè)向測(cè)力千斤頂布置方向平行。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、能夠真實(shí)有效地獲取粘性土體抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)、適應(yīng)各種場(chǎng)地的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于粘性土檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粘性土檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大 型直剪試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在工程地質(zhì)勘察及其工程建設(shè)中，為了獲取粘性土的抗剪強(qiáng)度值，需要使用儀器 對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。
[0003] 由于目前室內(nèi)試驗(yàn)的試樣采取具有局限性，受人為及天氣影響的因素較多，試樣 多為土塊，且體積偏小，易于擾動(dòng)，而現(xiàn)有的大型直剪試驗(yàn)裝置所用的堅(jiān)向堆載不僅占用場(chǎng) 地大，而且容易出事故，因此，不能全面的反映粘性土體的真實(shí)強(qiáng)度。同時(shí)，現(xiàn)有的大型直剪 試驗(yàn)裝置只能檢測(cè)水平地面上的試樣而無(wú)法對(duì)坡面上的試樣進(jìn)行檢測(cè)，適用場(chǎng)合有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的 現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、能夠真實(shí)有效地獲取粘性土體抗剪強(qiáng)度 數(shù)據(jù)、適應(yīng)各種場(chǎng)地的特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明提供的一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，包括用于安放 粘性土樣品控制試樣受力的試樣盒、通過(guò)側(cè)向壓力表與側(cè)向液壓泵相連的側(cè)向測(cè)力千斤頂 以及通過(guò)固定支架錨固的側(cè)向位移指示表，還包括通過(guò)地錨錨固、位于試樣盒外側(cè)的承力 框架座，所述承力框架座內(nèi)側(cè)壁與試樣盒外側(cè)壁分別與側(cè)向測(cè)力千斤頂?shù)膬啥讼嗟挚?，?述側(cè)向位移指示表與試樣盒外側(cè)壁相連、且檢測(cè)方向與側(cè)向測(cè)力千斤頂布置方向平行。
[0006] 在上述技術(shù)方案中，所述承力框架座頂面設(shè)有橫力梁，所述地錨突出于承力框架 座的錨桿上設(shè)有用于限位的栓釘，所述試樣盒內(nèi)設(shè)有用于設(shè)置于粘性土樣品頂面的下平 板，所述下平板頂面由下至上依次設(shè)有滾軸和上平板，所述滾軸為多個(gè)且垂直于側(cè)向測(cè)力 千斤頂布置方向，所述上平板頂面設(shè)有垂向測(cè)力千斤頂，所述垂向測(cè)力千斤頂?shù)捻斆媾c橫 力梁相抵靠，所述垂向測(cè)力千斤頂通過(guò)垂向壓力表與垂向液壓泵相連，所述上平板頂面設(shè) 有通過(guò)固定支架錨固的垂向位移指示表，垂向位移指示表檢測(cè)方向與垂向測(cè)力千斤頂布置 方向平行。
[0007] 在上述技術(shù)方案中，所述滾軸之間等距并排設(shè)置。
[0008] 在上述技術(shù)方案中，所述滾軸為5個(gè)。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，所述承力框架座頂面通過(guò)螺栓與橫力梁相連。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述地錨、承力框架座、橫力梁、試樣盒、下平板、上平板、滾軸 和固定支架均為鋼制。
[0011] 在上述技術(shù)方案中，所述地錨穿過(guò)承力框架座四角的預(yù)留孔。
[0012] 在上述技術(shù)方案中，所述試樣盒長(zhǎng)寬高分別為40cmX40cmX 15cm。
[0013] 本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，具有以下有益效果：由于 現(xiàn)有的大型直剪試驗(yàn)裝置堅(jiān)向加荷采用堆載的方法，所以只能檢測(cè)水平地面上的試樣而無(wú) 法對(duì)坡面上的試樣進(jìn)行檢測(cè)，并且占用場(chǎng)地大、易出事故，而本發(fā)明堅(jiān)向加荷采用垂向測(cè)力 千斤頂模擬堅(jiān)向加荷，并且可以分級(jí)施加，不僅穩(wěn)定性更好、對(duì)場(chǎng)地要求低、占用面積小，安 全性也大為提高，更為重要的是適應(yīng)各種場(chǎng)地需要，除了水平地面，對(duì)坡度在15°以?xún)?nèi)坡面 上的試樣也能進(jìn)行檢測(cè)，特別是隨著渠道開(kāi)挖深度或沿著結(jié)構(gòu)面如長(zhǎng)大裂隙面發(fā)育方向也 能進(jìn)行大型剪切試驗(yàn)，解決了現(xiàn)有堅(jiān)向堆載無(wú)法在坡面上穩(wěn)定施加荷載的工程問(wèn)題，而這 一問(wèn)題的解決也使得側(cè)向荷載施力穩(wěn)定，加力更連貫、更均勻。而在下平板和上平板之間 通過(guò)設(shè)置5?6個(gè)滾軸，不僅在堅(jiān)向加荷時(shí)使試樣土體的受力更均勻，而且減小了側(cè)向加 載時(shí)沿側(cè)向產(chǎn)生的摩擦力，提高了對(duì)試樣側(cè)向抗剪強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)的檢測(cè)精度，而只設(shè)置5?6 個(gè)滾軸是通過(guò)大量的試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，如果太少就不能將堅(jiān)向荷載均勻地分布到試樣土體 上，而太多又會(huì)增加上、下平板與滾軸之間的摩擦力，不適當(dāng)?shù)靥岣吣Σ亮υ谑芰w系中的 比例，從而影響到檢測(cè)精度。并且本發(fā)明還能根據(jù)試樣尺寸的要求進(jìn)行調(diào)整，如承力框架座 的尺寸及地錨錨固的深度，更有利于整個(gè)裝置的加荷能力，能更真實(shí)地測(cè)試粘性土的剪切 強(qiáng)度。同時(shí)，與現(xiàn)有的大型直剪試驗(yàn)裝置相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)方便、易于安裝、制樣 快捷、操作簡(jiǎn)單方便。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0016] 圖3為應(yīng)用本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置試驗(yàn)后剪切應(yīng) 力一側(cè)向位移關(guān)系曲線(xiàn)圖；
[0017] 圖4為應(yīng)用本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置試驗(yàn)后剪切應(yīng) 力一堅(jiān)向正應(yīng)力擬合示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。
[0019] 參見(jiàn)圖1至圖2,本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，包括地錨 1、承力框架座2、橫力梁3、螺栓4、栓釘5、試樣盒6、下平板7a、上平板7b、滾軸8、垂向液壓 泵9、垂向壓力表10、垂向測(cè)力千斤頂11、垂向位移指示表12、側(cè)向液壓泵13、側(cè)向壓力表 14、側(cè)向測(cè)力千斤頂15、側(cè)向位移指示表16和固定支架17。
[0020] 所述試樣盒6用于安放粘性土樣品控制試樣受力，所述試樣盒6長(zhǎng)寬高分別為 40cmX40cmX15cm，該尺寸與試樣盒6中的粘土試樣的尺寸相同。所述側(cè)向測(cè)力千斤頂15 通過(guò)側(cè)向壓力表14與側(cè)向液壓泵13相連，所述側(cè)向位移指示表16通過(guò)固定支架17錨固。 所述承力框架座2通過(guò)地錨1錨固并位于試樣盒6外側(cè)，所述地錨1穿過(guò)承力框架座2四 角的預(yù)留孔。試樣盒6、承力框架座2的尺寸及地錨1錨固的深度還能根據(jù)試樣尺寸的要求 進(jìn)行調(diào)整，更有利于整個(gè)裝置的加荷能力，能更真實(shí)地測(cè)試粘性土的剪切強(qiáng)度。所述承力框 架座2內(nèi)側(cè)壁與試樣盒6外側(cè)壁分別與側(cè)向測(cè)力千斤頂15的兩端相抵靠。所述側(cè)向位移 指示表16與試樣盒6外側(cè)壁相連、且檢測(cè)方向與側(cè)向測(cè)力千斤頂15布置方向平行。本發(fā) 明堅(jiān)向加荷采用垂向測(cè)力千斤頂15模擬堅(jiān)向加荷，并且可以分級(jí)施加，不僅穩(wěn)定性更好、 對(duì)場(chǎng)地要求低、占用面積小，安全性也大為提高，更為重要的是適應(yīng)各種場(chǎng)地需要，除了水 平地面，對(duì)坡度在15°以?xún)?nèi)坡面上的試樣也能進(jìn)行檢測(cè)，特別是隨著渠道開(kāi)挖深度或沿著 結(jié)構(gòu)面如長(zhǎng)大裂隙面發(fā)育方向也能進(jìn)行大型剪切試驗(yàn)，解決了現(xiàn)有堅(jiān)向堆載無(wú)法在坡面上 穩(wěn)定施加荷載的工程問(wèn)題，而這一問(wèn)題的解決也使得側(cè)向荷載施力穩(wěn)定，加力更連貫、更均 勻。
[0021] 所述承力框架座2頂面通過(guò)螺栓4與橫力梁3相連，所述地錨1突出于承力框架座 2的錨桿上設(shè)有用于限位的栓釘5。所述試樣盒6內(nèi)設(shè)有用于設(shè)置于粘性土樣品頂面的下平 板7a，所述下平板7a頂面由下至上依次設(shè)有滾軸8和上平板7b。所述滾軸8為多個(gè)且垂 直于側(cè)向測(cè)力千斤頂15布置方向，所述滾軸8之間等距并排設(shè)置，在本實(shí)施例中，所述滾軸 8為5個(gè)，當(dāng)然，也可以為6個(gè)。所述上平板7b頂面設(shè)有垂向測(cè)力千斤頂11，所述垂向測(cè)力 千斤頂11的頂面與橫力梁3相抵靠，所述垂向測(cè)力千斤頂11通過(guò)垂向壓力表10與垂向液 壓泵9相連。所述上平板7b頂面設(shè)有通過(guò)固定支架17錨固的垂向位移指示表12,垂向位 移指示表12檢測(cè)方向與垂向測(cè)力千斤頂11布置方向平行。在下平板7a和上平板7b之間 通過(guò)設(shè)置5?6個(gè)滾軸8,不僅在堅(jiān)向加荷時(shí)使試樣土體的受力更均勻，而且減小了側(cè)向加 載時(shí)沿側(cè)向產(chǎn)生的摩擦力，提高了對(duì)試樣側(cè)向抗剪強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)的檢測(cè)精度，而只設(shè)置5?6 個(gè)滾軸8是通過(guò)大量的試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，如果太少就不能將堅(jiān)向荷載均勻地分布到試樣土 體上，而太多又會(huì)增加上、下平板7與滾軸8之間的摩擦力，不適當(dāng)?shù)靥岣吣Σ亮υ谑芰w 系中的比例，從而影響到檢測(cè)精度。
[0022] 所述地錨1、承力框架座2、橫力梁3、試樣盒6、下平板7a、上平板7b、滾軸8和固 定支架17均為鋼制。
[0023] 采用本發(fā)明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的步驟如下：
[0024] 步驟一、選取并平整2m2的試驗(yàn)場(chǎng)地，按試樣盒6切制一個(gè)同等尺寸的試樣，要求 試樣無(wú)擾動(dòng)、無(wú)松動(dòng)、無(wú)損壞，且試樣側(cè)邊與剪切應(yīng)力方向平行或垂直。
[0025] 步驟二、參見(jiàn)圖1至圖2,在試樣盒6外側(cè)擺放承力框架座2,通過(guò)螺栓4將橫力梁 3安裝到承力框架座2頂面，在承力框架座2四角的預(yù)留孔位同步下地錨1，在地錨1上部 預(yù)留孔中穿栓釘5并壓緊承力框架座2四角。
[0026] 步驟三、在試樣盒6內(nèi)的試樣頂面放置下平板7a，在下平板7a上順剪切方向等距 并排放置5個(gè)滾軸8,每個(gè)滾軸8垂直剪切方向設(shè)置，所述滾軸8頂部再以上平板7b覆蓋； 在上平板7b正中放置垂向測(cè)力千斤頂11，所述垂向測(cè)力千斤頂11與橫力梁3相抵靠，所 述上平板7b頂面安裝通過(guò)固定支架17錨固的垂向位移指示表12,并記錄垂向位移指示表 12初始值；在承力框架座2和試樣盒6之間沿剪切方向設(shè)置側(cè)向測(cè)力千斤頂15和側(cè)向位 移指示表16,并使承力框架座2內(nèi)側(cè)壁和試樣盒6外側(cè)壁分別與側(cè)向測(cè)力千斤頂15兩端相 抵靠，側(cè)向測(cè)力千斤頂15居于試樣盒6外側(cè)壁中間，并記錄側(cè)向位移指示表16初始值；將 垂向測(cè)力千斤頂11通過(guò)垂向壓力表10與垂向液壓泵9相連，將側(cè)向測(cè)力千斤頂15通過(guò)側(cè) 向壓力表14與側(cè)向液壓泵13相連，將垂向壓力表10和側(cè)向壓力表14指針回零。
[0027] 步驟四、通過(guò)垂向測(cè)力千斤頂11向上平板7b勻速施加堅(jiān)向荷載至預(yù)定值，每過(guò) 20min記錄上平板7b堅(jiān)向位移，至上平板7b相對(duì)穩(wěn)定，相對(duì)穩(wěn)定指上平板7b堅(jiān)向位移值小 于0. Olmm/h ;在20min內(nèi)通過(guò)側(cè)向測(cè)力千斤頂15向試樣盒6內(nèi)的試樣分級(jí)、連續(xù)施加側(cè)向 荷載，每級(jí)側(cè)向荷載為估算最大荷載的8%?10%，每過(guò)lmin記錄試樣盒6側(cè)向位移以及 側(cè)向壓力表14的側(cè)向壓力值，并觀察試樣盒6周?chē)馏w變形情況，如果側(cè)向位移劇增或側(cè) 向位移量達(dá)試樣尺寸的1/10時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。
[0028] 步驟五、完成三?四個(gè)不同壓力下的直剪試驗(yàn)后，繪制如圖3所示的剪切應(yīng)力一 側(cè)向位移關(guān)系曲線(xiàn)圖，確定剪切應(yīng)力，在本實(shí)施例中，進(jìn)行了四個(gè)直剪試驗(yàn)，分別為模擬堅(jiān) 向荷載在無(wú)荷載、天然56kpa、天然89kpa和天然115kpa情況下的剪切應(yīng)力；然后再以剪 切應(yīng)力為縱坐標(biāo)、堅(jiān)向應(yīng)力為橫坐標(biāo)繪制如圖4所示的剪切應(yīng)力一堅(jiān)向正應(yīng)力關(guān)系圖，并 依據(jù)圖中數(shù)據(jù)擬合并確定土體抗剪強(qiáng)度，在本實(shí)施例中，剪切應(yīng)力和堅(jiān)向正應(yīng)力關(guān)系式為y =0· 438χ+18· 70,其中，y為剪切應(yīng)力，X為堅(jiān)向正應(yīng)力。
[0029] 通過(guò)與南水北調(diào)中線(xiàn)膨脹土滑坡反演得到的參數(shù)分析對(duì)比，發(fā)明人認(rèn)為采用本發(fā) 明檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置所獲得的試驗(yàn)成果真實(shí)可靠。
[0030] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
[0031] 本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，包括用于安放粘性土樣品控制 試樣受力的試樣盒（6)、通過(guò)側(cè)向壓力表（14)與側(cè)向液壓泵（13)相連的側(cè)向測(cè)力千斤頂 (15)以及通過(guò)固定支架（17)錨固的側(cè)向位移指示表（16)，其特征在于：還包括通過(guò)地錨 (I) 錨固、位于試樣盒（6)外側(cè)的承力框架座（2)，所述承力框架座⑵內(nèi)側(cè)壁與試樣盒（6) 外側(cè)壁分別與側(cè)向測(cè)力千斤頂（15)的兩端相抵靠，所述側(cè)向位移指示表（16)與試樣盒（6) 外側(cè)壁相連、且檢測(cè)方向與側(cè)向測(cè)力千斤頂（15)布置方向平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述承力框架座（2)頂面設(shè)有橫力梁（3)，所述地錨（1)突出于承力框架座（2)的錨 桿上設(shè)有用于限位的栓釘（5)，所述試樣盒（6)內(nèi)設(shè)有用于設(shè)置于粘性土樣品頂面的下平 板（7a)，所述下平板（7a)頂面由下至上依次設(shè)有滾軸（8)和上平板（7b)，所述滾軸（8)為 多個(gè)且垂直于側(cè)向測(cè)力千斤頂（15)布置方向，所述上平板（7b)頂面設(shè)有垂向測(cè)力千斤頂 (II) ，所述垂向測(cè)力千斤頂（11)的頂面與橫力梁（3)相抵靠，所述垂向測(cè)力千斤頂（11)通 過(guò)垂向壓力表（10)與垂向液壓泵（9)相連，所述上平板（7b)頂面設(shè)有通過(guò)固定支架（17) 錨固的垂向位移指示表（12)，垂向位移指示表（12)檢測(cè)方向與垂向測(cè)力千斤頂（11)布置 方向平行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述滾軸（8)之間等距并排設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述滾軸（8)為5個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝置，其特征在 于：所述承力框架座（2)頂面通過(guò)螺栓（4)與橫力梁（3)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝 置，其特征在于：所述地錨（1)、承力框架座（2)、橫力梁（3)、試樣盒￠)、下平板（7a)、上平 板（7b)、滾軸⑶和固定支架（17)均為鋼制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝 置，其特征在于：所述地錨（1)穿過(guò)承力框架座（2)四角的預(yù)留孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)粘性土抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)裝 置，其特征在于：所述試樣盒（6)長(zhǎng)寬高分別為40cmX40cmX15cm。
【文檔編號(hào)】G01N3/24GK104142276SQ201410335954
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】陽(yáng)云華, 趙旻, 強(qiáng)魯斌, 趙鑫, 朱瑛潔, 張良平, 麻斌, 耿軍民 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司, 長(zhǎng)江巖土工程總公司（武漢）