[发明专利]一种大型冻土直剪仪

说明书

技术领域

本发明属于土木工程设备领域，尤其涉及一种大型冻土直剪仪。

背景技术

地球上多年冻土、季节冻土和瞬时(短暂)冻土区的面积约占陆地面积的70％，其中多年冻土面积占陆地面积的20％.我国的多年冻土面积占国土面积的21.5％，在全世界占第三位，季节冻土区约占国土面积的53.5％，其中高海拔多年冻土面积居世界之最。随着西部大开发的来临，国家投资在青藏高原冻土地区建设包括青藏铁路在内的多项基础设施建设项目；而青藏高原地区是我国强震多发区之一，仅1980年以来在该地区就有14次6.0～6.9级地震，2次7.0～8.5级地震发生。特别是2001年l1月14日昆仑山口西8.1级地震在冻土区形成了规模宏大的地表形变，并对震区铁路、公路、地下管线、通信等工程设施造成了一定破坏。

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，不能在等刚度、等法向力、法向力为零的条件下，进行往复剪切，测定冻结力与变形的强度、残余冻结力等参数。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种大型冻土直剪仪，旨在解决现有的冻土直剪仪不能在等刚度、等法向力、法向力为零的条件下，进行往复剪切，测定冻结力与变形的强度、残余冻结力等参数的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种大型冻土直剪仪包括X向伺服电机、减速机、升降机、拉压力传感器、螺杆、手轮、称重传感器、法向载荷传感器、移动支架、压力板、位移传感器、滚动膜片气缸、挡土板、土样盒、导轨、机架、压缩弹簧、气压控制单元、Y向伺服电机；

摄像头安装在机架的右侧，机架安装在大型冻土直剪仪的最底部，往复剪切推动机构包括X向伺服电机、Y向伺服电机、减速机和升降机，升降机侧方安装拉压力传感器，X向伺服电机和Y向伺服电机通过减速机减速，推动升降机前进或后退，达到无级变速；所述的滚动膜片气缸下方安装移动支架和法向载荷传感器，移动支架下方安装压缩弹簧，压缩弹簧底部连接压力板，压力板下方安装土样盒，土样盒侧方安装有位移传感器，压力板上安装有挡土板，挡土板通过螺母提起，挡土板上安装有螺杆，螺杆顶部安装有手轮和称重传感器。

进一步，所述的往复剪切推动机构包括X向伺服电机、Y向伺服电机、减速机和升降机，所述的X向伺服电机和Y向伺服电机分别与一台减速机连接，每台减速机分别与一台升降机连接。

进一步，所述的土样盒上方安装有对接触面破坏状态实时监控和测量的摄像头。

进一步，土样盒有效尺寸为100*200，黄铜材料制作，土样盒壁厚为30mm，保温层厚度为40mm，其中冷却管道的直径为12mm，分布在5个面上，土样盒的推动头、导向轨道、土样盒的防翘固定头与土样盒为一体，保温层采用聚氨酯发泡整体灌注成型。

本发明可以在等刚度、等法向力、法向力为零的条件下，进行X向和Y向的二维往复剪切，测定冻结力与变形的强度、残余冻结力等参数，还可以通过摄像头对接触面破坏状态实时监控和测量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的大型冻土直剪仪的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的大型冻土直剪仪的侧视图；

图中：1、X向伺服电机；2、减速机；3、升降机；4、拉压力传感器；5、螺杆；6、手轮；7、称重传感器；8、法向载荷传感器；9、移动支架；10、压力板；11、位移传感器；12、滚动膜片气缸；13、挡土板；14、土样盒；15、导轨；16、机架；17、压缩弹簧；18、Y向伺服电机；19、摄像头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

图1和图2示出了本发明的大型冻土直剪仪的结构，如图所示，本发明实施例是这样实现的，一种大型冻土直剪仪包括X向伺服电机1、减速机2、升降机3、拉压力传感器4、螺杆5、手轮6、称重传感器7、法向载荷传感器8、移动支架9、压力板10、位移传感器11、滚动膜片气缸12、挡土板13、土样盒14、导轨15、机架16、压缩弹簧17、Y向伺服电机18、摄像头19；