[实用新型]一种直剪蠕变仪剪应力控制装置

说明书

本实用新型提供了一种直剪蠕变仪剪应力控制装置，其主要包括液体容器、砝码容器、多个应力控制容器，砝码容器置于液体容器内部，液体容器底通过管路与多个应力控制容器串联联通，相邻的应力控制容器之间及液体容器与应力控制容器之间设置有切断及连通的机构以改变液体容器内底面积与串联联通的各应力控制器的内底面积之和。本实用新型作为直剪蠕变仪的附属装置使用，随着剪切的发生，砝码容器会与液体容器产生相对位移，有效剪力会减小，通过控制不同的应力控制容器与液体容器的联通来控制不同的液面上升速率，以满足不同剪应力下，浮力的增加值(即有效剪力的减小值)等于有效面积减小值与剪应力的乘积，进而控制土样在剪切过程中剪应力恒定。

技术领域

本实用新型涉及土工室内试验技术领域。

背景技术

直剪蠕变试验是在某一特定面上剪切土的试样，保持剪应力恒定，测定剪切位移随时间变化的试验。目前常用的直剪蠕变试验仪则是在某一特定剪切面上，通过施加砝码，测试在一定剪力F下土的应变随时间的变化，来研究土的蠕变性质。但是蠕变是指剪应力不变(剪应力＝剪力/受剪面积：T＝F/S)情况下应变随时间的变化，因此传统直剪蠕变仪是建立在有效受剪面积不变的前提之下。其试验装置主要由剪切盒、加力系统及测量系统组成，原理清晰、操作简单，试验仪器如图1所示。

但是在实际情况下，随着剪切的发生，上下剪切盒相互错开，土样有效受剪面积会逐渐减小，而剪力是砝码质量提供的，不会随剪切位移的发生而变化，剪应力就随着剪切位移的发生而不断增大。因此，传统的直剪蠕变仪严格来讲不符合蠕变试验的前提。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种确保试验过程中剪应力保持不变而准确测量剪切位移的试验装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种直剪蠕变仪剪应力控制装置，其包括液体容器、砝码容器和多个应力控制容器，液体容器内盛装有液体，作为蠕变试验中剪应力砝码放置于砝码容器内，砝码容器置于液体容器的液体中在重力及浮力的作用下保持直立地上浮及下沉，液体容器底部通过管路与多个应力控制容器串联联通，相邻的应力控制容器之间及液体容器与应力控制容器之间设置有切断及连通的机构，改变所述机构的切断或连通的状态，使液体容器内底面积与串联联通的各应力控制容器的内底面积之和S_有效满足

S_砝码为砝码容器外底面积；L为蠕变试验中方形剪切盒垂直于剪切方向的边长，τ为剪应力；ρ为液体密度；g为重力加速度。

作为优选方案，液体容器内盛装的液体为硅油。

所述砝码容器置于液体容器内部，砝码容器外壁四周上部均布有多个导轮，导轮与液体容器内部滚动接触以限定砝码容器在上浮及下沉过程中保持直立。

相邻的应力控制容器之间及液体容器与应力控制容器之间设置有橡胶管用于连通，橡胶管上设有夹子用于切断管路。

本实用新型作为直剪蠕变仪的附属装置使用，砝码容器用于为剪切试验提供剪切力，随着剪切的发生，砝码容器会在液体容器内下沉，液体容器中的硅油液面会随之升高，砝码容器受到的浮力会随之增大，有效剪力会减小。通过控制不同的应力控制容器与液体容器的联通来控制不同的液面上升速率，以满足不同剪力下，浮力的增加值(即有效剪力的减小值)等于有效面积减小值与剪应力的乘积，进而控制土样在剪切过程中剪应力恒定。本实用新型通过附加装置的方式，操作简单，可行性强，解决了传统直剪蠕变仪剪应力不恒定的缺陷。

附图说明

现结合说明书附图，对本实用新型的技术方案作进一步地描述。

图1为传统直剪蠕变仪的侧视图；

图2为本实用新型的直剪蠕变仪剪应力控制装置的结构示意图；

图3为加上本实用新型的直剪蠕变仪剪应力控制装置后的直剪蠕变仪的侧视图；