[发明专利]一种全自动数字大型冻土直剪仪

说明书

技术领域

本发明属于土木工程设备领域，特别涉及一种全自动数字大型冻土直剪仪。 

背景技术

青藏铁路穿越许多越岭地段，因此也存在不少斜坡地段的路基，正确评估该类路基的稳定性是保证青藏铁路安全运营的前提，而提供评估计算的地质参数是提出合理正确结果的必要前提。调查分析了青藏高原失稳的天然边坡，其失稳的位置主要集中在冻融交界面上。 

目前，国内外进行直接剪切试验所采用的直剪仪一般都是由上、下剪切盒、垂直力加载系统、水平力加载系统、测定垂直向和水平向位移装置、以及提供反力的装置等部分组成。而常规的剪切盒无法考虑温度因素，也无法测定交界面上的抗剪强度。同时，常规剪切由于剪切盒的尺寸限制要求试样中的土体颗粒尺寸必须小于粗砂级别。 

因此，需要发明一台直剪仪，它能保证剪切面与冻融交界面重合、具有温控的装置并具备测试粗颗粒试样等要求，用于测试冻土冻融交界面上抗剪强度。 

发明内容

本发明的目的为背景技术中所述的传统直剪仪无法使土样的冻融交界面和上下盒之间的剪切面重合，无法测定粒径大于粗砂级别以上的重塑土样，从而成功测得冻土土样抗剪强度的关键问题，提供一种全自动数字大型冻土直剪仪。 

全自动数字大型冻土直剪仪主要由剪切盒、上剪切盒制冷系统、下剪切盒制冷系统、垂直伺服加载和监测系统、水平伺服加载和监测系统以及测控系统 组成，其特征在于，所述剪切盒分为上剪切盒18和下剪切盒20，下剪切盒20通过剪切盒垫块21置于剪切仪平台柜9的平台面10上，下剪切盒挡板19位于下剪切盒20左侧垂直固接在平台面10上，下剪切盒挡板19的高度等于或低于下剪切盒20的上沿，下剪切盒挡板19阻止下剪切盒20向左移动，上剪切盒18置于下剪切盒20上，上剪切盒18和下剪切盒20上下对齐，被测试的冻土试样置于上剪切盒18和下剪切盒20内，试样施压面板覆盖在冻土试样上，下承压板17压在试样施压面板上，上承压板15在下承压板17之上，上承压板15和下承压板17之间用垂直承压滚子16连接； 

下剪切盒20的四块内壁之间的横截面为正方形，下剪切盒20为上端开口下端由平底面密封的长方体盒，上剪切盒18的四块内壁之间的横截面也为正方形，上剪切盒18为上端和下端均开口长方体框，上剪切盒18和下剪切盒20的横截面面积相同，推力盘5固接在上剪切盒18的右侧外壁中心，上剪切盒18和下剪切盒20的外壁分别由上制冷套和下制冷套包覆，上制冷套和下制冷套分别通过制冷管道与上剪切盒制冷系统和下剪切盒制冷系统连接，上剪切盒18和下剪切盒20内的冻土试样中，均布置4只数显温度传感器； 

垂直伺服加载和监测系统包括支撑板11、立柱7、垂直推力部件8、支撑板11、垂直减速机12、垂直伺服电机13、垂直推力顶头14以及垂直压力传感器和垂直位移传感器，支撑板11由4条立柱7支撑在平台面10上，垂直推力部件8竖直向下架在支撑板11上，垂直推力部件8底端连接垂直推力顶头14，垂直压力传感器和垂直位移传感器置于垂直推力顶头14内，垂直推力顶头14顶住上承压板15的中心给冻土试样施加垂直压力，垂直减速机12的输出轴与垂直推力部件8上端的输入轴连接，垂直伺服电机13的轴与垂直减速机12的输入轴连接； 

水平伺服加载和监测系统包括水平减速机1、水平推力部件2、水平推力部件支座3、水平伺服电机4、水平推力顶头6以及水平压力传感器和水平位移传感器，水平推力部件支座3位于上剪切盒18和下剪切盒20的右侧并竖直固接在平台面10上，水平推力部件2指向上剪切盒18水平置于固定的水平推力部件支座3上，水平压力传感器和水平位移传感器置于水平推力部件2内，水平推力顶头6固接在水平推力部件2的左端，水平推力顶头6对准上剪切盒18右侧壁上的推力盘5，水平推力部件2的水平推力顶头6顶住上剪切盒18右侧壁上的推力盘5给上剪切盒18施加水平推力，水平减速机1的输出轴与水平推力部件2右端的输入轴连接，水平伺服电机4的轴与水平减速机1的输入轴连接； 

垂直伺服加载和监测系统中的垂直压力传感器、垂直位移传感器和垂直伺服电机13，水平伺服加载和监测系统中的水平压力传感器、水平位移传感器和水平伺服电机4，剪切盒内冻土试样中的数显温度传感器以及上剪切盒制冷系统和下剪切盒制冷系统均与测控系统电气连接。 

所述上剪切盒18和下剪切盒20的内部正方形横截面的边长范围均为200mm～500mm，剪切盒18和下剪切盒20的高度范围均为60mm～150mm；上剪切盒18和下剪切盒20的材料为不锈钢板。