專利名稱：便攜式直剪儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測定土的抗剪強度的試驗裝置，具體涉及一種便攜式直剪儀。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的直剪儀多數(shù)在室內(nèi)使用，設(shè)備笨重，并存在如下問題 ①剪切盒尺寸小，土樣代表性差，國內(nèi)普遍采用儀器的剪切盒面積一般為30cm2， 因此土樣的面積和體積小，代表性差，對顆粒較大的擾動土樣不適用； ②剪應(yīng)力分布不均勻，一般的剪切儀采用圓形剪切盒，土樣剪切時先從試樣邊緣 開始，存在明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，靠近剪切盒的作用點處剪應(yīng)力最大，在整個剪切過程中， 始終存在剪應(yīng)力分布不均勻的問題； ③加荷值受限，國內(nèi)使用的室內(nèi)直剪儀大多采用單級杠桿加力，由于杠桿的長度 不能太長，采用較大尺寸土樣時，垂直荷載量有時達不到工程要求。如試驗土樣增大到 20X20 二400cm、則單級杠桿加力機制提供的最大垂直正應(yīng)力僅為30kPa，相當(dāng)于深度不足 2m處土樣所受的天然應(yīng)力，而對于一些高層建筑、高路堤、高邊坡或深層滑坡，則需要深度 超過20m 土體的抗剪強度參數(shù)。 目前，市場上還有一些主要用于測定巖石抗剪強度的便攜式直剪儀，此種設(shè)備存
在有以下幾點問題 ①對于原狀土樣不適用； ②采用千斤頂施加垂直荷載，隨著水平剪切位移的增加，會使垂直荷載發(fā)生傾斜， 作用在試樣上的垂直正應(yīng)力不能保證常數(shù)不變，同時垂直荷載不穩(wěn)定，需要專人對垂直荷 載進行操作。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種土樣面積大、剪應(yīng)力分 布均勻、垂直荷載放大倍數(shù)大、攜帶安裝方便的便攜式直剪儀。
本實用新型的技術(shù)方案是一種便攜式直剪儀，包括剪切盒，所述剪切盒連接有垂 直加載裝置和水平剪力加載及測量機構(gòu)，其特征在于所述剪切盒由周邊呈方形的上剪切 盒和下剪切盒組成；所述上剪切盒的頂部設(shè)置有上盒蓋，下剪切盒的底部設(shè)置有下盒底，下 盒底設(shè)置在底板上；所述垂直加載裝置為兩組對稱設(shè)置的兩級杠桿加壓機構(gòu)。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 ①采用較大的剪切盒面積(20cmX20cm)，因而，試驗土樣的面積大，代表性好，對 顆粒較大的擾動土樣也適用； ②將傳統(tǒng)的圓形剪切盒改為方形，可減小或避免剪應(yīng)力分布不均問題； ③采用兩個兩級杠桿對稱地施加垂直荷載，具有試驗壓力高、壓力穩(wěn)定、精度高、
安全(垂直荷載通過設(shè)備的幾何中心)以及節(jié)省人力等優(yōu)點；[0015] ④剪切盒結(jié)構(gòu)新穎，采用對角安裝方式，安裝土樣方便，可減小或避免對土樣的擾 動； ⑤本直剪儀體積小，便于攜帶，拆、裝方便。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實用新型上剪切盒1和下剪切盒2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。 如圖1所示，本實用新型包括剪切盒，所述剪切盒連接有垂直加載裝置和水平剪 力加載及測量機構(gòu)，所述剪切盒由周邊呈方形的上剪切盒1和下剪切盒2組成；所述上剪切 盒1的頂部設(shè)置有上盒蓋3，下剪切盒2的底部設(shè)置有下盒底4，下盒底4設(shè)置在底板5上。 所述下盒底4與底板5之間設(shè)置有滾軸14。 所述垂直加載裝置為兩組對稱設(shè)置的兩級杠桿加壓機構(gòu)，所述兩組對稱設(shè)置的兩 級杠桿加壓機構(gòu)包括通過銷軸6相互鉸接的左上桿7和右上桿8，左上桿7和右上桿8的外 端分別與左連桿9和右連桿10的上端鉸接，左連桿9和右連桿10的下端分別與左下桿11 和右下桿12的外端鉸接，左下桿11和右下桿12的里端與加荷蓋13鉸接，加荷蓋13通過 滾軸14設(shè)置在上盒蓋3上；靠近左上桿7和右上桿8的外端分別設(shè)置有左支架16和右支 架17，左支架16和右支架17分別與左上桿7和右上桿8轉(zhuǎn)動連接；靠近左下桿11和右下 桿12里端的上方水平設(shè)置有橫梁22，橫梁22通過豎直設(shè)置的支柱23與底板5連接，左下 桿11和右下桿12分別與橫梁22的底部活動搭接；所述銷軸6連接有用于垂直加載的砝碼 15。 所述水平剪力加載及測量機構(gòu)包括有手搖式水平剪力加載裝置18和量力環(huán)21與 百分表20，手搖式水平剪力加載裝置18與下剪切盒2連接，量力環(huán)21與上剪切盒1和百分 表20連接。 如圖2所示，所述上剪切盒1和下剪切盒2均包括兩直角側(cè)板19，兩直角側(cè)板19 通過螺栓相互連接；直角側(cè)板19由兩塊板體垂直連接構(gòu)成。 為了在放置土樣時上剪切盒1與下剪切盒2能夠穩(wěn)定地連接，所述側(cè)板19上豎直 設(shè)置有銷釘孔26，銷釘孔26內(nèi)設(shè)置有用于連接上剪切盒1和下剪切盒2的銷釘27。 本實用新型工作時，兩組分別由左上桿7、左連桿9、左下桿11和右上桿8、右連桿 10、右下桿12構(gòu)成的兩級杠桿加壓機構(gòu)對稱連接在加荷蓋13上，當(dāng)在左上桿7與右上桿8 的鉸接處施加一個恒定的豎向力F時，通過上述兩組兩級杠桿加壓機構(gòu)分別分別以1 : 10 的倍數(shù)放大后，在加荷蓋13上所施加的垂直壓力則為IOOF，從而實現(xiàn)了對土樣的較大垂直 加載。水平剪力H由手搖齒輪傳動裝置產(chǎn)生。在剪力H的作用下，剪切盒內(nèi)土樣沿上剪切 盒1和下剪切盒2之間的接觸面產(chǎn)生剪切變形，直至土樣破壞。
權(quán)利要求一種便攜式直剪儀，包括剪切盒，所述剪切盒連接有垂直加載裝置和水平剪力加載及測量機構(gòu)，其特征在于所述剪切盒由周邊呈方形的上剪切盒(1)和下剪切盒(2)組成；所述上剪切盒(1)的頂部設(shè)置有上盒蓋(3)，下剪切盒(2)的底部設(shè)置有下盒底(4)，下盒底(4)設(shè)置在底板(5)上；所述垂直加載裝置為兩組對稱設(shè)置的兩級杠桿加壓機構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式直剪儀，其特征在于所述兩組對稱設(shè)置的兩級杠桿加壓機構(gòu)包括通過銷軸(6)相互鉸接的左上桿(7)和右上桿(8)，左上桿(7)和右上桿(8) 的外端分別與左連桿(9)和右連桿(10)的上端鉸接，左連桿(9)和右連桿(10)的下端分 別與左下桿(11)和右下桿(12)的外端鉸接，左下桿(11)和右下桿(12)的里端與加荷蓋 (13)鉸接，加荷蓋(13)通過滾軸(14)設(shè)置在上盒蓋(3)上；靠近左上桿(7)和右上桿(8) 的外端分別設(shè)置有左支架(16)和右支架(17)，左支架(16)和右支架(17)分別與左上桿 (7)和右上桿(8)轉(zhuǎn)動連接；靠近左下桿(11)和右下桿(12)里端的上方水平設(shè)置有橫梁 (22)，橫梁(22)通過豎直設(shè)置的支柱(23)與底板(5)連接，左下桿(11)和右下桿(12)分 別與橫梁(22)的底部活動搭接；所述銷軸(6)連接有用于垂直加載的砝碼(15)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式直剪儀，其特征在于所述水平剪力加載及測量 機構(gòu)包括有手搖式水平剪力加載裝置(18)和量力環(huán)(21)與百分表(20)，手搖式水平剪力 加載裝置(18)與下剪切盒(2)連接，量力環(huán)(21)與上剪切盒(1)和百分表(20)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式直剪儀，其特征在于所述上剪切盒(1)和下剪切盒 (2)均包括兩直角側(cè)板(19)，兩直角側(cè)板(19)通過螺栓相互連接；所述直角側(cè)板(19)由兩 塊板體垂直連接構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式直剪儀，其特征在于所述直角側(cè)板(19)上豎直設(shè)置 有銷釘孔(26)，銷釘孔(26)內(nèi)設(shè)置有銷釘(27)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式直剪儀，其特征在于所述下盒底(4)與底板(5)之 間設(shè)置有滾軸(14)。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式直剪儀，包括剪切盒，所述剪切盒連接有垂直加載裝置和水平剪力加載及測量機構(gòu)，所述剪切盒由周邊呈方形的上剪切盒和下剪切盒組成；所述上剪切盒的頂部設(shè)置有上盒蓋，下剪切盒的底部設(shè)置有下盒底，下盒底設(shè)置在底板上。本實用新型采用方形剪切盒，增大了土樣的面積，避免了試驗中剪應(yīng)力分布不均；采用兩個對稱的兩級杠桿施加垂直荷載，荷載放大倍數(shù)大、壓力穩(wěn)定；采用對角安裝式剪切盒，安裝土樣方便，可減小或避免對土樣的擾動；使用、操作簡便，便于攜帶、安裝。
文檔編號G01N3/08GK201438167SQ20092003394
公開日2010年4月14日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者劉超, 盧全中 申請人:長安大學(xué);中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所