[发明专利]一种全自动数字大型冻土直剪仪

摘要

本发明属于土木工程设备领域，涉及一种全自动数字大型冻土直剪仪。大型冻土直剪仪由剪切盒、上剪切盒制冷系统、下剪切盒制冷系统、垂直伺服加载和监测系统、水平伺服加载和监测系统、以及测控系统组成，测定冻土冻融交界面上抗剪强度，或者测定全冻土和全融土抗剪强度。本发明实施例的冻土试样尺寸为305mm×305mm×200mm，采用静力和分层压实方法制备不同初始含水量和干密度的重塑土样进行剪切试验；通过调节上、下剪切盒的温控系统，从而控制剪切盒内土温，保证剪切面与冻土试样的冻融交界面重合。本发明解决了冻融交界面上抗剪强度测试难度大、粗颗粒土体剪切试验等难题，为寒冷或高寒地区土建和交通工程提供合理的设计参数。

主权项

一种全自动数字大型冻土直剪仪，主要由剪切盒、上剪切盒制冷系统、下剪切盒制冷系统、垂直伺服加载和监测系统、水平伺服加载和监测系统以及测控系统组成，其特征在于，所述剪切盒分为上剪切盒(18)和下剪切盒(20)，下剪切盒(20)通过剪切盒垫块(21)置于剪切仪平台柜(9)的平台面(10)上，下剪切盒挡板(19)位于下剪切盒(20)左侧垂直固接在平台面(10)上，下剪切盒挡板(19)的高度等于或低于下剪切盒(20)的上沿，下剪切盒挡板(19)阻止下剪切盒(20)向左移动，上剪切盒(18)置于下剪切盒(20)上，上剪切盒(18)和下剪切盒(20)上下对齐，被测试的冻土试样置于上剪切盒(18)和下剪切盒(20)内，试样施压面板覆盖在冻土试样上，下承压板(17)压在试样施压面板上，上承压板(15)在下承压板(17)之上，上承压板(15)和下承压板(17)之间用垂直承压滚子(16)连接；下剪切盒(20)的四块内壁之间的横截面为正方形，下剪切盒(20)为上端开口下端由平底面密封的长方体盒，上剪切盒(18)的四块内壁之间的横截面也为正方形，上剪切盒(18)为上端和下端均开口长方体框，上剪切盒(18)和下剪切盒(20)的横截面面积相同，推力盘(5)固接在上剪切盒(18)的右侧外壁中心，上剪切盒(18)和下剪切盒(20)的外壁分别由上制冷套和下制冷套包覆，上制冷套和下制冷套分别通过制冷管道与上剪切盒制冷系统和下剪切盒制冷系统连接，上剪切盒(18)和下剪切盒(20)内的冻土试样中，均布置4只数显温度传感器；垂直伺服加载和监测系统包括支撑板(11)、立柱(7)、垂直推力部件(8)、支撑板(11)、垂直减速机(12)、垂直伺服电机(13)、垂直推力顶头(14)以及垂直压力传感器和垂直位移传感器，支撑板(11)由4条立柱(7)支撑在平台面(10)上，垂直推力部件(8)竖直向下架在支撑板(11)上，垂直推力部件(8)底端连接垂直推力顶头(14)，垂直压力传感器和垂直位移传感器置于垂直推力顶头(14)内，垂直推力顶头(14)顶住上承压板(15)的中心给冻土试样施加垂直压力，垂直减速机(12)的输出轴与垂直推力部件(8)上端的输入轴连接，垂直伺服电机(13)的轴与垂直减速机(12)的输入轴连接；水平伺服加载和监测系统包括水平减速机(1)、水平推力部件(2)、水平推力部件支座(3)、水平伺服电机(4)、水平推力顶头(6)以及水平压力传感器和水平位移传感器，水平推力部件支座(3)位于上剪切盒(18)和下剪切盒(20)的右侧并竖直固接在平台面(10)上，水平推力部件(2)指向上剪切盒(18)水平置于固定的水平推力部件支座(3)上，水平压力传感器和水平位移传感器置于水平推力部件(2)内，水平推力顶头(6)固接在水平推力部件(2)的左端，水平推力顶头(6)对准上剪切盒(18)右侧壁上的推力盘(5)，水平推力部件(2)的水平推力顶头(6)顶住上剪切盒(18)右侧壁上的推力盘(5)给上剪切盒(18)施加水平推力，水平减速机(1)的输出轴与水平推力部件(2)右端的输入轴连接，水平伺服电机(4)的轴与水平减速机(1)的输入轴连接；垂直伺服加载和监测系统中的垂直压力传感器、垂直位移传感器和垂直伺服电机(13)，水平伺服加载和监测系统中的水平压力传感器、水平位移传感器和水平伺服电机(4)，剪切盒内冻土试样中的数显温度传感器以及上剪切盒制冷系统和下剪切盒制冷系统均与测控系统电气连接。