本實用新型屬于土體力學試驗儀器技術領域,具體涉及一種拉拔式土層剪切強度試驗裝置。

背景技術：

在水利、土木、交通、市政等工程建設中，土體抗剪強度是非常重要的指標，其關系到工程的安全及經(jīng)濟合理性，測得土體的抗剪強度指標的方法包括室內(nèi)和現(xiàn)場原位試驗兩大類?，F(xiàn)有實驗技術主要是直剪試驗，將土體制成圓柱體土樣，利用直剪儀進行剪切破壞，通過對所施加的正應力和產(chǎn)生的切應力的分析，繪制圖表，計算土體抗剪強度?，F(xiàn)有技術存在的問題是：直剪試驗的設備結(jié)構復雜，大多固定安裝在室內(nèi)；試驗過程繁瑣，對土體的類型有相對的限制條件，對大顆粒土樣測試時有較大誤差。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種拉拔式土層剪切強度試驗裝置，該裝置既可以在室內(nèi)進行試驗，也可在現(xiàn)場原位進行試驗，還可以對各種類型土體進行拉拔式土層抗剪強度試驗，環(huán)境適應性強，操作簡單，可方便、快捷地獲得土體的抗剪強度。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

一種拉拔式土層剪切強度試驗裝置，其特點在于：包括由四根立柱、反力架、橫梁和底板組成的一個整體框架，兩個反力架分別焊接在兩個立柱上端之間、橫梁焊接在兩個反力架之間；在四根立柱的下部，由底板和四側(cè)側(cè)板圍成一個上開口的模型槽箱；四根立柱的中部用矩形箍加固；在所述的橫梁中心處設有相互嚙合的齒輪和齒條，齒輪安裝在變速箱的輸出軸上，變速箱與電機相連接；所述齒條下面連接有拉力傳感器，拉力傳感器下連接有絲杠，絲杠下連接有試驗夾具。

其特點還在于：

所述的側(cè)板，至少有兩鄰面是透明的并清晰可見模型槽內(nèi)待測土體。

所述的試驗夾具設為不同尺寸的圓形拉拔板、半圓形拉拔板和矩形拉拔板。

本實用新型的工作原理如下：

測試時，需將試驗夾具如圓形拉拔板埋設在放置于土工模型槽內(nèi)的土樣的某一深度并夯實，盡可能接近實際的現(xiàn)場環(huán)境，圓形拉拔板以上不同深處埋下透明濕潤濾紙，在啟動電機開始施加拉力，圓形拉拔板在絲杠的帶動下上升時，圓形拉拔板上的土體會與板邊緣的土體發(fā)生相互剪切，而拉力傳感器可實時收集拉力數(shù)據(jù)，當繼續(xù)施加力至土體被拉起時，整個剪切面完全破壞。此時的剪力即為土的極限剪切強度值，于是達到測量土的極限剪切強度的目的。

本實用新型的有益效果

該裝置結(jié)構簡單，操作方便，造價低廉；裝置適應性較強，既可以在室內(nèi)進行，也可在現(xiàn)場進行，通過拉力傳感器可實時顯示數(shù)據(jù)，依據(jù)拉拔式土層剪切強度理論，可快速測出土的力學性能。

附圖說明

圖1是本實用新型拉拔式土層剪切強度試驗裝置填土后的狀態(tài)示意圖。

圖2是本實用新型拉拔式土層剪切強度試驗裝置拉拔后的狀態(tài)示意圖。

圖3是試驗夾具圓形拉拔板結(jié)構圖。

圖4是試驗夾具半圓形拉拔板結(jié)構圖。

圖5是試驗夾具矩形拉拔板結(jié)構圖。

圖6是齒輪、齒條、傳感器和絲杠部分的結(jié)構示意圖。

圖中標號：1立柱、2箍、3側(cè)板、4反力架、5橫梁、6齒輪、7電機、8齒條、9拉力傳感器、10絲杠、11圓形拉拔板、12濾紙、13待測土體、14破壞面、15底板、16變速箱、17半圓形拉拔板、18 矩形拉拔板。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

具體實施方式

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，圖1是本實用新型拉拔式土層剪切強度試驗裝置填土后的狀態(tài)示意圖；圖2是本實用新型拉拔式土層剪切強度試驗裝置拉拔后的狀態(tài)示意圖；圖3是試驗夾具圓形拉拔板結(jié)構圖；圖4是試驗夾具半圓形拉拔板結(jié)構圖；圖5是試驗夾具矩形拉拔板結(jié)構圖；圖6是齒輪、齒條、傳感器和絲杠部分的結(jié)構示意圖。

本實施例的一種拉拔式土層剪切強度試驗裝置，其特點在于：包括由四根立柱1、反力架4、橫梁5和底板15組成的一個整體框架，兩個反力架4分別焊接在兩個立柱1上端之間、橫梁5設置在兩個反力架4之間；在四根立柱1的下部，由底板15和四側(cè)側(cè)板3圍成一個上開口的模型槽箱；四根立柱1的中部用矩形箍2加固；在所述的橫梁5中心處設有相互嚙合的齒輪6和齒條8，齒輪6安裝在變速箱16的輸出軸上，變速箱16與電機7相連接；所述齒條8下面連接有拉力傳感器9，拉力傳感器9下連接有絲杠10，絲杠10下連接有試驗夾具。

其特征還在于：

所述的側(cè)板3，至少有兩鄰面是透明的并清晰可見模型槽內(nèi)待測土體13。

所述的試驗夾具設為不同尺寸的圓形拉拔板11、半圓形拉拔板17和矩形拉拔板18。

本裝置的實驗過程如下：

首先將土填入模型槽內(nèi)至一定深度時，埋下圓形拉拔板11，圓形拉拔板11以上不同深處埋下透明濕潤濾紙12，濾紙12是用來測破壞面的破壞面積的，填滿土后進行夯實，盡可能接近實際的現(xiàn)場環(huán)境，不要破壞濾紙12。開啟電機7，絲杠10將土體拔起，操作時盡量緩慢拔起，以保證受力平衡，然后觀察圓形拉拔板11上方力的傳感器9的變化，記錄拉力傳感器9上的力發(fā)生突變之前的力即為土破壞時破壞面上所受的最大力。當滿足下列條件時可認為拉拔試驗結(jié)束：豎直拉拔力達到峰值后出現(xiàn)下降并趨于穩(wěn)定。重復操作上述步驟，多次讀取該力的值，記錄數(shù)據(jù)，在誤差允許的情況下取上述多次實驗的平均值作為破壞時所受的力。另外可以通過透明側(cè)板3觀察土體的破壞情況，將土下的濾紙12取出，取濾紙12的破壞面與圓形拉拔板11為相似形的濾紙12，算得其面積，模擬得圓臺的整體破壞面14，算得破壞面面積；再依據(jù)拉拔式土層剪切強度理論，計算得出土的抗剪強度。