[实用新型]一种应力控制式直剪仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应力控制式直剪仪，属于土工试验技术领域。

背景技术

直接剪切试验是测定土体抗剪强度的一种常用方法，具有设备简单、操作方便等特点。试验时一般取4个试样，分别施加不同法向压力，再分别对它们施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ。然后，根据Coulomb准则确定土的抗剪强度参数：内摩擦角φ和黏聚力c。

直接剪切试验有快剪、固结快剪、慢剪三种试验方法，另外还有测定土体长期剪切强度的试验，其所使用的直剪仪有应变控制式和应力控制式两种。应变控制式直剪仪适用于快剪试验和固结快剪试验，它是控制试样产生一定位移，测定其相应的水平剪应力，而得出土体的抗剪强度。应力控制式直剪仪适用于慢剪试验和测定土体长期剪切强度的试验，它是对试样施加一定的水平剪应力，测定其相应的位移，而得出土体的抗剪强度。

采用应力控制式直剪仪进行试验的具体做法是：待测试样安装于剪切盒的上、下盒之中，剪切盒的下盒与储水盒固定连接，剪切力施加装置将水平向右的力施加在储水盒上，使储水盒向右移动，而剪切盒的上盒被直剪仪的反力台限位，从而使剪切盒的上、下盒产生相对位移，使其中的试样受剪，根据剪切力施加装置的施力大小与上、下盒之间相对位移的关系得到试样的抗剪性能。

应力控制式直剪仪的剪切力施加装置各个部件之间的摩擦力以及仪器制造精度不足而导致的杠杆比误差都会造成剪切力施加装置产生的剪切力输入值和实际作用在土体试样上的剪切力输出值不同，产生误差，降低了试验结果的精确性和可靠性。

目前减少剪切力误差的方法通常是：在反力台和剪切盒的上盒之间安装量力环测量出剪切盒的上、下盒之间的剪切力作为试样实际受到的实际剪切力输出值，以实现对剪切力的修订。但是，由于量力环是通过自身变形量乘以相应的率定系数来得出其受力的大小，所以与量力环相连的剪切盒的上盒，以及由上盒带动的试样、下盒、储水盒都会随量力环产生相应位移，增加位移测试的误差；同时，这也降低了整个试验仪器的刚度和稳定性，随之产生的轻微晃动也进一步降低了位移测试精度，加大了测试误差。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种应力控制式直剪仪，该直剪仪的刚度高、稳定性强，位移测试数据更加精确，从而整个试验结果更加可靠。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是，一种应力控制式直剪仪，包括支承平台、支承平台上表面左部的储水盒、固定在储水盒的内底面上的剪切盒的下盒、置于下盒上方的剪切盒的上盒，内套于上盒内腔的剪切盒的上盖，对剪切盒的上盖施加法向力的法向力加载装置、对储水盒左壁施加剪切力的剪切力加载装置，与剪切盒的上盒右壁相连的传力杆，支承平台位于传力杆右侧的上表面固定的反力台，传力杆的右端设有与量力环左端的球形凸起适配的球形凹槽一，反力台的螺纹连接杆的左端部呈球形，量力环的右端设有与螺纹连接杆的左端部适配的球形凹槽二；其特征在于：所述的量力环未受力状态下的长度与用于替换量力环的钢块的长度相同，所述的钢块左端部设有凸起，且该凸起与量力环左端的球形凸起的形状、尺寸完全相同，钢块的右端设有球形凹槽三，且该球形凹槽三与量力环右端的球形凹槽二的形状、尺寸完全相同。

本实用新型的使用方法是：

仪器标定：在剪切盒内安装形状与真实试样完全形同的标定铁块代替真实土体试样，并在传力杆和反力台的螺纹连接杆之间安装好量力环，根据试验要求，通过法向力加载装置和剪切力加载装置分别施加法向力和剪切力，记录量力环测得的实际剪切力输出值。施加不同法向力和剪切力，重复以上操作，得到系列剪切力输入值与输出值的对应关系。

土体剪切试验：向右旋出螺纹连接杆，拆除量力环，将钢块左端的凸起与传力杆右端的球形凹槽一对齐，钢块右端的球形凹槽三与螺纹连接杆的左端对齐，向左适度旋进螺纹连接杆，至此完成钢块替代量力环的安装。然后，在剪切盒内安装土体试样，根据试验要求安装位移测试装置，通过法向力加载装置和剪切力加载装置分别施加法向力和剪切力，记录相应的位移测试数据，试样承受的实际剪切力输出值根据仪器标定时的系列剪切力输入值与输出值的对应关系得出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：