专利名称：十字板剪切试验加载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于水域、陆域的工程地质勘察原位测试设备，能对软粘性土的抗剪强度进行量测的十字板剪切试验加载装置。
背景技术：
在港口、桥梁、人工岛等水域工程项目中，软土地基的抗剪强度是一个非常重要的工程指标。对这项指标的测量仪器目前国内外有多种设备，但多数设备在实际应用中存在适用范围有限、测量值受环境影响较大的问题，特别是在受波浪、水流影响较大的水域环境下，只能在水流趋缓或平潮时进行试验所限，造成工作效率偏低和实验数据误差较大。发明内容
本发明的目的是提供一种十字板剪切试验加载装置，特别是在海域施工时能有效降低试验误差，在试验过程中受到外界因素影响时，通过对仪器自身调节使影响误差降到最低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种十字板剪切试验加载装置， 该装置包括有加荷盘、导向轮、加荷轮、刻度盘、导向轴孔、转动手轮、测力计支架、测力钢环、蜗轮蜗杆、链条、销孔，其中所述加荷盘的上部通过导向轴孔可转动的固定有刻度盘， 可转动的固定在加荷盘I中部有导向轮、加荷轮，所述链条一端通过轴销固定在加荷轮上， 逆时针穿过导向轮，另一端通过轴销与刻度盘连接；加荷轮的一侧固定有带转动手轮的蜗轮蜗杆，转动手轮经蜗轮蜗杆带动加荷轮转动；在刻度盘上等间隔设有八个销孔，通过定位销锁定链条，通过调节链条在刻度盘上销孔的位置能够调节试验角度；在测力计支架上设有测力钢环和百分表，测力钢环通过可调节的压板与导向轮连接。
本发明的效果是将十字板剪切试验的加载装置由链条连接，改变了传统设备齿轮连接的方式，使设备在实验过程中能够根据实验条件的变化进行试验角度调节，保证实验数据的准确。加大了的刻度盘使剪切力矩更加稳定的施加在试验土体上；此设备能够脱离水上实验平台，能够与套管独立连接，在保证规范要求的条件下，可以在不同成因的软土层进行十字板剪切原位测试，在(Γ120千帕范围内能准确测出数据。本装置更加适合于海域工程勘察领域，特别采用船载勘探平台进行水域工程地质勘察项目。
图1为本发明的十字板剪切试验加载装置工作原理图2为本发明的十字板剪切试验加载装置操作示意图。
图中
1、加荷盘2、导向轮 3、加荷轮 4、刻度盘 5、导向轴孔
6、手轮 7、测力 计支架8、测力钢环9、蜗轮蜗杆10、链条
11、销孔 12、导向杆 13、套管 14、钻杆 15、十字板头具体实施方式
下面结合附图对本发明十字板剪切试验加载装置的结构进一步说明。
本发明的十字板剪切试验加载装置设计思想是将加荷盘上的刻度盘和加荷轮分 离，通过导向轮和链条连接。当试验过程中受到外界因素影响而导致定位套管发生一定范 围内的倾斜时，倾斜角度使作用在试验土体上的力矩增加，导向轮能自动调整测力计、刻度 盘的连接角度，在试验过程中可以对土体的剪切角度有效控制，当十字板头插入土体未能 有效啮合时，可以通过调节链条和刻度盘的连接点，从而保证剪切角度的准确性。当试验点 因水流或波浪影响发生倾斜时，导向轮可以在链条的带动下自动调节刻度盘和测力计的连 接方向，有效的消除了因倾斜带来的附加力矩对实验数据的影响。导向轮和百分表都装在 测力计支架上，并且能够单独拆卸，在操作上简便、实用，便于维护。刻度盘采用了直径较大 的轮式圆盘，在刻度盘上有八个销孔11，可以在不同角度将传动力矩的链条固定。当试验环 境发生变化时，通过改变链条在刻度盘上的定位孔，可以保证土体的剪切角度都满足试验 要求。
如图1所示，本发明的十字板剪切试验加载装置，该装置包括有加荷盘1、导向轮 2、加荷轮3、刻度盘4、导向轴孔5、转动手轮6、测力计支架7、测力钢环8、蜗轮蜗杆9、链条 10、销孔11。所述加荷盘I的上部通过导向轴孔5可转动的固定有刻度盘4，在加荷盘I中 部可转动的固定有导向轮2、加荷轮3，所述链条10 —端通过轴销固定在加荷轮3上，逆时 针穿过导向轮2，另一端通过轴销与刻度盘4连接，所述刻度盘4的直径为45(T500mm。
加荷轮3的一侧固定有带转动手轮6的蜗轮蜗杆9，转动手轮6经蜗轮蜗杆9带动 加荷轮3转动；在刻度盘4上等间隔设有八个销孔11，通过定位销锁定链条10，通过调节链 条10在刻度盘4上销孔11的位置能够调节试验角度；在测力计支架7上设有测力钢环8 和百分表，测力钢环8通过可调节的压板与导向轮2连接。通过量测与导向轮2连接的测 力钢环8的变形量，即可计算试验土体的抵抗力矩。
所述测力钢环8 一端安装在测力计支架7上，用螺母紧固；另一端由两块压板紧固 并和导向轮2连接。试验结束或测力钢环8需要维护时，可松开一端螺母和另一端压板的 螺栓，将测力钢环取下。
如图2所示，本发明的十字板剪切试验加荷装置功能是这样实现的
所述十字板剪切试验加荷装置实验开始时，首先将十字板头、钻杆下入孔底试验 土层，之后将导向杆12、十字板剪切试验加载装置与钻杆14、套管13连接，做好试验前的准 备工作。将链条10—端通过轴销固定在加荷轮3上，逆时针穿过导向轮2，另一端同样通过 轴销和刻度盘4连接。在测力计支架7上将测力钢环8和百分表安装固定，摇动加力转动 手轮6上手柄，按实验规范要求进行十字板剪切试验原位测试。
在实验当中遇到水流、波浪等外界环境干扰时，百分表读数会发生波动频率大、不 稳定的情况，只要将链条在刻度盘上重新定位即可继续试验；导向轮下的导向滑块可以根 据套管的垂直程度修正对应角度，避免因钻孔倾斜对闭口钢环产生的附加力矩，保证试验 数据的准确性。
本发明的十字板剪切试验加载装置能够独立安装在试验点套管上，通过连接插入 软粘性土中的十字板头15，以一定速率旋转，经量测加荷装置上钢环的变形量，测出土的抵抗力矩，换算出土体抗剪强度。所采用的测力钢环具有弹性变形范围大的优点，能够量测软 塑、可塑状态的粘性土和粉土薄层，量测数值范围大。
不使用时可以将测力钢环8和百分表卸下，便于维护保养。导向轮2通过定位装 置和支架上的测力钢环8连接，导向轮2下面设有滑动块，便于自动导正。加力手轮在加荷 盘3的侧面，通过蜗轮蜗杆9和加荷轮3连接，转动手轮6上有手柄，握住手柄转动可以带 动蜗杆涡轮9，将力矩转递到加荷轮3上，蜗轮蜗杆9为铜镍合金材料加工而成，可以有效 防止锈蚀磨损。刻度盘4外沿有八个销孔，每一个销孔相间隔45度，试验开始前可以和链 条连接。刻度盘4的中心位置是导向轴孔，孔壁有定位销槽，通过导向杆侧面键销与刻度盘 4连接。可以通过定位销和导向轴连接，通过导向轴将扭矩传递到孔底的十字板头上；刻度 盘底端通过丝扣和套管连接，可以将十字板剪切试验加荷装置独立连接在定位套管(护管) 上。
本发明的十字板剪切试验加载装置通过摇动转动手轮6，对蜗轮蜗杆9产生扭矩， 所产生的扭矩通过链条10传动施加在刻度盘4上，扭矩的大小由与链条连接的导向轮、测 力计支架7上的百分表测力计量测读数。由于此套设备的刻度盘的直径加大，能够使扭矩 均匀的施加在试验土体上，还能够更加准确的度量土体的剪切变形角度。在水域环境下此 套设备还能够脱离船体，独立和套管连接，消除波浪、水流等不利因素的影响。
权利要求
1.一种十字板剪切试验加载装置，该装置包括有加荷盘(I)、导向轮(2)、加荷轮(3)、刻度盘(4)、导向轴孔(5)、转动手轮(6)、测力计支架(7)、测力钢环(8)、蜗轮蜗杆(9)、链条(10)、销孔(11)，其特征是所述加荷盘(I)的上部通过导向轴孔(5)可转动的固定有刻度盘(4)，在加荷盘(I)中部可转动的固定有导向轮(2)、加荷轮(3)，所述链条(10) —端通过轴销固定在加荷轮(3)上，并逆时针穿过导向轮(2)，另一端通过轴销与刻度盘(4)连接；加荷轮(3)的一侧固定有带转动手轮(6)的蜗轮蜗杆(9)，转动手轮(6)经蜗轮蜗杆(9)带动加荷轮(3)转动；在刻度盘(4)上等间隔设有八个销孔(11)，通过定位销锁定链条(10)，通过调节链条(10)在刻度盘(4)上销孔(11)的位置能够调节试验角度；在测力计支架(7)上设有测力钢环(8)和百分表，测力钢环(8)通过可调节的压板与导向轮(2)连接。
2.根据权利要求1所述的十字板剪切试验加载装置，其特征是所述测力钢环(8)—端安装在测力计支架(7)上，通过螺母紧固；另一端由两块压板紧固并与导向轮(2)连接，试验结束或测力钢环需要维护时，可松开一端螺母和另一端压板的螺栓，将测力钢环取下。
3.根据权利要求1所述的十字板剪切试验加载装置，其特征是所述刻度盘(4)的直径为450 500臟。
全文摘要
本发明提供一种十字板剪切试验加载装置，该装置的加荷盘的上部通过导向轴孔可转动的固定有刻度盘，在加荷盘中部可转动的固定有导向轮、加荷轮，链条一端通过轴销固定在加荷轮上，逆时针穿过导向轮，另一端通过轴销与刻度盘连接；加荷轮的一侧固定有带转动手轮的蜗轮蜗杆，在刻度盘上等间隔设有八个销孔，在测力计支架上设有测力钢环和百分表，测力钢环通过可调节的压板与导向轮连接。有益效果是该十字板剪切试验加载装置能够根据实验条件的变化进行试验角度调节，保证实验数据的准确，在0~120千帕范围内能准确测出数据。本装置更加适合于海域工程勘察领域，特别采用船载勘探平台进行水域工程地质勘察项目。
文档编号G01N3/02GK103033414SQ201210576250
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者戚玉红, 杨鸿钧, 张喜平, 徐小明, 羊小云, 申伯熙, 张志学, 康鸿儒, 肖雄丙, 孙东风 申请人:中交第一航务工程勘察设计院有限公司