[发明专利]全自动应变控制式直剪测试仪器及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种直剪测试仪器，尤其涉及一种全自动应变控制式直剪测试仪器。

背景技术

岩土测试是岩土勘察工作中最重要的环节之一，其中岩土的抗剪强度是岩土重要的力学性质之一，在评价地基承载力和地基、硐室、基坑稳定及挡土墙压力等计算时，都要用到岩土的抗剪强度指标，因此，快速准确测定岩土的抗剪强度在工程实践中具有重要意义。

现有室内测试岩土抗剪强度的方法和仪器有很多，其中直接剪切测试仪以其原理明确、构造简单、操作方便等优点而得以在工程上广泛应用，但在操作中均不能实现仪器自动控制完成检测工作。诸如：加荷、卸荷、剪切开始与结束、剪切应变控制、记录数据等繁琐工作，需要人工控制操作。并且人工控制操作要求检测人员素质很高，且效率低下，劳动强度大。另外，现有直剪仪由于采用砝码人工加卸荷及仪器本身设计所限，剪切测试时的垂直荷载最大不超过400Kpa，满足不了深层硬质粘土的测试需要。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种用于室内快速检测岩土抗剪强度的全自动应变式直剪测试仪器，实现了数据采集、加卸荷重、剪切应变控制、预压、剪切、测试结束后恢复仪器初始状态等过程的自动化控制，测试的各个过程均能自动转接连续运行，无需人工干预控制，全自动化应变式剪切仪规范了岩土剪切检测步骤，减轻了测试人员的劳动强度、提高了测试工作效率。同时仪器采用气压或液压缸进行加荷，最大可以施加3200Kpa的垂直荷载，满足了深岩土地基工程的使用需要。

为实现上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

全自动应变控制式直剪测试仪器，包括计算机、数据采集控制器、测力传感器、直剪仪、加压装置，数据连接线以及压力管路，其中所述数据采集控制器通过压力管路与加压装置连接，所述数据采集控制器通过数据连接线与计算机、测力传感器、直剪仪连接，所述测力传感器安装在直剪仪上。

其中，所述计算机装载有功能模块，用于设置采集控制器相关控制参数、以及直剪测试的基本工程信息、测试方法、荷重标准、预压时长等信息；所述数据采集控制器用于监测、记录并传输测力传感器输出值、调控压力源到设定压力、控制剪切应变的速率及方向以及收发计算机功能模块的工作指令等；所述测力传感器用于将岩土样品的抗剪强度转换成电信号，供采集控制器处理；所述直剪仪作为岩土样品的容器和作为采集控制器的执行机构，工作于整个测试仪器；所述加压装置用于为整个仪器提供基础的压力，经采集控制器调节处理后施加于力缸最后作用在测试岩土样品上；所述数据连接线以及压力管路用于将仪器各部件连接，为仪器的数据采集及控制加卸荷提供通道。

通过上述改进，本发明的全自动应变控制式直剪测试仪器实现了检测岩土抗剪强度操作的全自动化，降低了使用人员的劳动强度，并避免了由于操作者长期操作可能产生的操作误差或者失误，提高了工作效率和测试结果的可靠性。

其中，所述功能模块包括数据采集控制器控制模块，用于控制数据采集控制器的相关参数，包括传感器率定参数、仪器配置参数、伺服电机控制参数、出力缸自重压力、通道出力系数、减速装置速比、加卸荷控制参数等；直剪测试基本参数模块，用于管理测试中的工程名称、工程编号、岩土样品编号、测试方法、预压时长、垂直压力等；数据采集控制器控制命令模块，用于产生启动采集控制器、初始化、传感器归零、测试开始、保存测试数据、发送测试参数、过程结束、数据区检查、强行初始化等命令；测试状态跟踪模块，用于显示测力传感器数据、数据采集控制器当前状态、测试过程信息、动态绘制测试曲线等；数据处理模块，用于对已经保存的测试数据进行处理、分析、取舍、原始抗剪强度曲线拟合、调整、预览、数据格式转换等。

其中，所述数据采集控制器装载有内核模块，用于关闭计算机后能够自动执行整个测试过程；数据转换采集模块；断电保护测试状态模块；伺服电机控制模块等。

其中，所述直剪仪相对于已有的直剪仪进行了有效的结构改进和功能创新，在已有直剪仪的基础上，还包括以下装置：液气压出力缸，作用在岩土样品上，对岩土样品施加垂直压力；伺服电机，精确控制剪切速率与剪切位移；减速机构，用于增加伺服电机出力与剪切位移的平稳性；气缸平衡装置，用于不同尺寸的气缸在初始状态时自重调零；保护装置，包括位移限位装置和测力传感器保护装置。

在本发明中，所述加压装置为气压源或液压源，采用其进行加荷，最大可以施加3200Kpa的垂直荷载，满足了深岩土地基工程的使用需要，克服了传统的直剪仪垂直载荷小、应用范围受到限制的缺陷。