专利名称：一种高压力土工直剪试验的直剪盒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土工直剪仪技术领域，更具体涉及一种高压力土工直剪试验的直 剪盒，此直剪盒可广泛运用于深部土的高压力下直剪试验。
背景技术：
受我国复杂的工程地质条件制约，水电、交通、能源、国防等重大基础性岩土工程 建设，如西部水电开发、南水北调、石油/天然气开采、战略能源储存、放射性废料、地下军 工掩体工程等，都日益呈现出向深部发展的趋势。深部岩土工程在建设中遇到的难度往往 取决于穿越土体的力学性质。土的抗剪强度指标是土体力学性质的重要指标之一，岩土工程中常用直剪仪测定 土体力学性质，其操作简便，得出的试验结果力学指标明确，已经得到了广泛的运用。但岩 土工程实践表明深浅部土力学有显著差异，主要原因在于深部土处于现场地应力水平状 态，法向应力大于IMPa，甚至超过lOMPa。而传统的直剪仪法向压力仅有10(T400Kpa，难以 满足深部土的高压要求。传统的剪切仪包括了整体框架，水平推力系统，法向压力系统，测量系统，剪切盒 五部分。通过提高整体框架刚度，增加水平推力与法向压力，增大量测系统的量程，可以使 法向压力提高到高应力水平，但直剪盒存在以下缺陷1、传统的剪切盒在高压力下土体易从剪切缝中挤出，不但造成结果失真，而且易 使剪切盒在滑动的过程中偏离剪切方向。2、在法向压力作用下，土体对侧壁的摩擦会转化为系统的水平摩擦，由于法向压 力低，传统的剪切盒一般忽略这个水平摩擦力。但在高压下，水平摩擦力变的很大，其使剪 切盒难以滑动。3、现有的剪切盒往往与结构整体相连，拆卸不便，装入原状样时扰动较大。而深部 原状土样极难获得，如果装样造成扰动则损失极大。为此，在高压直剪试验中应充分考虑上述问题，开发一种简便的直剪盒就十分必 要了。
发明内容本实用新型的目的是在于提供了一种高压力土工直剪试验的直剪盒，该直剪盒结 构简单，使用方便，密闭性好，摩擦力小，对原状样扰动小且能很好与现有仪器兼容的组合 式直剪盒。为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施一种高压力土工直剪试验的直剪盒，它包括上剪切盒、下剪切盒、导轨、框架固定 装置、传力装置、上垫块、下垫块。上剪切盒是对称结构，两块前后钢块、两块左右钢块通过 四个六角螺栓连接，上剪切盒内边缘为凸缘，凸缘下端是与密封条相吻合的圆弧凹槽，上剪 切盒底端有圆弧形滚珠槽，滚珠放置在滚珠槽内，上剪切盒有与导轨滚珠相匹配的圆弧凹
3槽，下剪切盒是对称结构，两块前后钢块、两块左右钢块通过四个六角螺栓连接，下剪切盒 内边缘为凹缘，凹缘上端是与密封条相吻合的圆弧凹槽，下剪切盒前后端有四个固定脚，上 剪切盒的内边缘通过密封条放置在下剪切盒的内边缘上，上剪切盒通过导轨相连并确定位 置，上剪切盒可以在导轨上滑动，导轨通过六个定位销钉固定在下剪切盒上，框架固定装置 位于下剪切盒的左、右及后端，每一个通过两个六角螺栓与下剪切盒固定，下剪切盒通过四 个定位销钉与地面固定，传力装置与上剪切盒焊接，上垫块的外径与上剪切盒顶部内径相 匹配，下垫块的外径与下剪切盒的底部内径相匹配。导轨为工字形结构，上部为滚珠槽，内 置滚珠，导轨中部有与上剪切盒滚珠相匹配的圆弧凹槽。框架固定装置为II字型，由钢板焊 接而成，每一个通过六角螺栓与外界框架相连。传力装置由Z形钢块、钢棒、空心扁圆柱钢 块焊接，通过定位销钉与剪切仪顶推装置相连。由于采用了以上技术方案，该剪切盒有如下优点1、上剪切盒的带有圆弧槽内侧凸缘和下剪切盒带有圆弧槽的内侧凹缘连接于密 封条，其构造可有效防止土样挤出。2、上下剪切盒连接于导轨，导轨不仅是承重部件，而且可有效校正剪切方向，其采 用滚动摩擦方式，有效降低了摩擦力。3、不同高度上下垫块的配合使用，可以满足不同厚度原状样的要求。4、与配套系统独立的组合式结构简单，便于拆卸，可减小放入试样前的扰动，传力 与框架固定装置与现有直剪仪器有很好的兼容性，使剪切盒能够很快应用于试验中。

图1为--种高压力土工j1剪试t_I剪 監结构示意图。图2为--种高压力土工jI剪试t_I剪 監的A-A剖视图。图3为--种高压力土工jI剪试t_I剪 監的B-B剖视图。图4为--种高压力土工jI剪试t_I剪 監的C-C剖视图。图5为--种高压力土工jI剪试t金的jI剪 監导轨的布局结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1、图2、图3、图4和图5，对本实用新型作进一步的说明。一种高压力土工直剪试验的直剪盒，它包括上剪切盒1、下剪切盒2、导轨3、框架 固定装置4、传力装置5、上垫块20、下垫块21 ；其特征在于上剪切盒1是对称结构，两块 前后钢块11、两块左右钢块12通过四个六角螺栓10连接，上剪切盒1内边缘为凸缘，凸缘 下端是与密封条8相吻合的圆弧凹槽，上剪切盒1底端有圆弧形滚珠槽，滚珠13放置在滚 珠槽内，上剪切盒1有与导轨滚珠14相匹配的圆弧凹槽，下剪切盒2是对称结构，两块前后 钢块15、两块左右钢块16通过四个六角螺栓17连接，下剪切盒2内边缘为凹缘，凹缘上端 是与密封条8相吻合的圆弧凹槽，下剪切盒2前后端有四个固定脚18，上剪切盒1的内边缘 通过密封条8放置在下剪切盒2的内边缘上，上剪切盒1通过导轨3相连并确定位置，导轨 3通过六个定位销钉6固定在下剪切盒2上，框架固定装置4位于下剪切盒2的左、右及后 端，每一个通过两个六角螺栓7与下剪切盒2固定，下剪切盒2通过四个定位销钉9与地面 固定，传力装置5与上剪切盒1焊接，上垫块20的外径与上剪切盒1顶部内径相匹配，下垫块21的外径与下剪切盒2的底部内径相匹配。导轨3为工字形结构，上部为滚珠槽，内置 滚珠14，导轨3中部有与上剪切盒滚珠13相匹配的圆弧凹槽。框架固定装置4为II字型， 第一块钢板25、第二块钢板26、第三块钢板27、第四块钢板28焊接而成，每一个通过两个六 角螺栓22与外界框架相连。传力装置5由ζ形钢块23、钢棒24、空心扁圆柱钢块25焊接， 通过定位销钉19与剪切仪顶推装置相连。密封条采用聚氨酯橡胶(pu)材料，其他采用不锈钢材料。本实用新型适用于高压土工直剪试验的直剪盒具体使用按下列步骤进行(1)将定位销钉9插入下剪切盒2的固定脚18中，在地面上固定下剪切盒2。(2)使用框架固定装置4连接下剪切盒2与周围框架。(3)使用定位销钉6将导轨3固定在下剪切盒2上。(4)在下剪切盒2的圆弧凹槽中放入密封条8，并涂抹高真空硅脂，增加密封性和 减小摩擦。(5 )放入下垫块21，再装入原状样或者重塑样。(6)将上剪切盒1与传力装置5放置在导轨3上，使其可以滑动。将上剪切盒1与传力装置5和下剪切盒2对齐，盖上上垫块20。
权利要求1.一种高压力土工直剪试验的直剪盒，它包括上剪切盒(1)、下剪切盒(2)、导轨(3)、 框架固定装置(4)、传力装置(5)、上垫块(20)、下垫块(21);其特征在于上剪切盒(1)是对 称结构，两块前后钢块(11)、两块左右钢块(12)通过六角螺栓(10)连接，上剪切盒(1)内 边缘为凸缘，凸缘下端是与密封条(8)相吻合的圆弧凹槽，上剪切盒(1)底端有圆弧形滚珠 槽，滚珠(13)放置在滚珠槽内，上剪切盒(1)有与导轨滚珠(14)相匹配的圆弧凹槽，下剪切 盒(2)是对称结构，两块前后钢块(15)、两块左右钢块(16)通过六角螺栓(17)连接，下剪切 盒(2)内边缘为凹缘，凹缘上端是与密封条(8)相吻合的圆弧凹槽，下剪切盒(2)前后端有 固定脚(18 )，上剪切盒(1)的内边缘通过密封条(8 )放置在下剪切盒(2 )的内边缘上，上剪 切盒(1)通过导轨(3)相连并确定位置，导轨(3)通过定位销钉(6)固定在下剪切盒(2)上， 框架固定装置(4)位于下剪切盒(2)的左、右及后端，每一个通过六角螺栓(7)与下剪切盒 (2)固定，下剪切盒(2)通过定位销钉(9)与地面固定，传力装置(5)与上剪切盒(1)焊接， 上垫块(20)的外径与上剪切盒(1)顶部内径相匹配，下垫块(21)的外径与下剪切盒(2)的 底部内径相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种高压力土工直剪试验的直剪盒，其特征在于所述的导 轨(3)为工字形结构，上部为滚珠槽，内置滚珠(14)，导轨(3)中部有与上剪切盒滚珠(13) 相匹配的圆弧凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种高压力土工直剪试验的直剪盒，其特征在于所述的框 架固定装置(4)为II字型，第一块钢板(25)、第二块钢板(26)、第三块钢板(27)、第四块钢 板(28 )焊接而成，每一个通过两个六角螺栓(22 )与框架相连。
4.根据权利要求1所述的一种高压力土工直剪试验的直剪盒，其特征在于所述的传 力装置(5)由ζ形钢块(23)、钢棒(24)、空心扁圆柱钢块(25)焊接，通过定位销钉(19)与 剪切仪顶推装置相连。
专利摘要本实用新型公开了一种高压力土工直剪试验的直剪盒，它包括上剪切盒、下剪切盒、导轨、框架固定装置、传力装置、上垫块、下垫块，上剪切盒的内边缘通过密封条放置在下剪切盒的内边缘上，上剪切盒通过导轨相连，导轨通过定位销钉固定在下剪切盒上，框架固定装置通过六角螺栓与下剪切盒固定，下剪切盒通过定位销钉与地面固定，传力装置与上剪切盒焊接，上垫块的外径与上剪切盒顶部内径相匹配，下垫块的外径与下剪切盒的底部内径相匹配。上剪切盒对称，钢块通过螺栓连接，上剪切盒底端有圆弧形滚珠槽。下剪切盒对称，钢块通过螺栓连接。结构简单，使用方便，密闭性好，摩擦力小，对原状样扰动小且能很好与现有仪器兼容的组合式直剪盒。
文档编号G01N3/02GK201897544SQ20102063899
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者冯夏庭, 刘继光, 卢景景, 周辉, 江权, 赵阳, 闵弘 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所