[发明专利]一种适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置

权利要求书

1.一种适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，至少包括剪切盒、升降系统、动力旋转系统和框架，其特征在于：所述剪切盒包括转动室和不动室两部分，其中转动室包括剪切盒外罩、环形底板和2块以上竖直放置的剪切板，剪切板沿环形底板径向均匀固定于环形底板上，剪切盒外罩罩扣于环形底板和剪切板上，所述剪切盒外罩的罩筒与环形底板通过设置于二者之间的导条和导槽装配固定，剪切盒外罩的顶板为环板，其上开设有与剪切板数量相同的剪切板槽，供剪切板嵌入，剪切盒外罩的顶板与动力旋转系统的旋转力臂连接，传递扭矩；所述不动室包括橡皮垫圈、联轴压板和圆柱形支撑平台，所述联轴压板对中嵌于剪切盒外罩顶板的中心孔中，并且由升降系统驱动进行法向力加载，所述圆柱形支撑平台与框架固连，环形底板对中嵌套于圆柱形支撑平台上，并且通过橡皮垫圈控制两者之间缝隙的大小；还包括土样制备系统，所述土样制备系统包括通过落地导轨组导向的两组制样单元，两组压样单元对称分布于剪切盒两侧，所述压样单元由直线位移动力组件及其驱动的半圆柱形护板构成，半圆柱形护板通过落地导轨组导向，其内径与待压制试样的直径相同，半圆柱形护板的内弧面上沿竖直方向设有制样导条，所述制样导条与剪切盒内部的导条形状相同且位置相对应。

2.根据权利要求1所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述圆柱形支撑平台的中心凸起，环形底板对中嵌套于该凸起部上，在环形底板与圆柱形支撑平台的其余部分之间设有下盘滚珠，下盘滚珠与环形底板下表面接触。

3.根据权利要求1所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述升降系统包括液压升降机、变频器和液压升降台，液压升降机固定于框架上，通过变频器驱动液压升降台升降，联轴压板与设置于液压升降台中心的竖轴固连。

4.根据权利要求3所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述液压升降台为三层倒塔型结构，液压升降机与上层固连，中层下表面上安装有导轨，底层台面中心设有一竖轴，该竖轴与联轴压板固连。

5.根据权利要求4所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述动力旋转系统安装于液压升降台下部，包括电机、齿轮、空心齿轮轴、竖向轴承和上盘滚珠，所述空心齿轮轴套装于液压升降台的竖轴上，竖向轴承装配于二者之间，空心齿轮轴的下端与旋转力臂固连，上盘滚珠安装于空心齿轮轴顶面上并且与液压升降台的底层台面相接触，所述电机通过滑块安装于液压升降台中层的导轨上，齿轮安装于电机输出轴上、与空心齿轮轴啮合。

6.根据权利要求5所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述框架包括底座和固定于底座前后两侧的两根立柱，液压升降机固定于两根立柱上，液压升降台上层的左右两端分别开有导孔，供框架的两根立柱穿过，两组压样单元对称分布于剪切盒的左右两侧，与升降系统互不干扰。

7.根据权利要求6所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：还包括监测控制系统，监测控制系统包括控制器、信号传输电缆、角位移传感器、转动力矩传感器和2个以上土压力计，角位移传感器安装在旋转力臂上，转动力矩传感器安装于空心齿轮轴的中部齿圈上，各土压力计均匀分布于剪切盒内的土样中，角位移传感器、转动力矩传感器和土压力计均通过信号传输电缆接入控制器，升降系统的液压升降机、动力旋转系统的电机以及土样制备系统的直线位移动力组件均由控制器控制运行。

8.根据权利要求6所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述框架的底座与圆柱形支撑平台为一体结构，框架底座的边缘处开有环形槽，供剪切盒外罩的下端嵌入，圆柱形支撑平台的中部开有排水槽，排水槽的槽口表面铺有一层毛布，槽内铺设一块滤水板，槽底与排水管连通。

9.根据权利要求1所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述联轴压板的下表面上以及圆柱形支撑平台的上表面上均沿径向均匀设置2条以上凸条。

10.根据权利要求1所述的适用于竖向剪切面的环剪试验及土样制备装置，其特征在于：所述落地导轨组包括中心落地导轨以及对称分布于其两侧的边侧落地导轨，所述直线位移动力组件包括反力基座和安装于其上的液压伸缩机构。