一种环向伸缩式剪切盒三向受压直剪仪的制作方法

本实用新型涉及土木工程领域，具体涉及一种环向伸缩式剪切盒三向受压直剪仪。

背景技术：

直剪仪是土工试验中最常规的一种试验设备，主要用于测定岩土体在静载荷条件下的抗剪强度参数。岩土体的失稳绝大多数是由剪切破坏引起的，岩土工程的失稳破坏都伴随着剪切位移的发展，因此通过施加剪切力或控制剪切位移对岩土体进行试验，准确测定岩土体的抗剪强度参数在岩土工程建设中具有重要意义，直剪试验则是一种重要的试验手段。

直剪试验是以Coulomb理论为理论基础发展而来的，是最早且最直接测定岩土体抗剪强度的试验方法。试验可分为应力控制式和应变控制式两种，应力控制式直剪试验是将土样装入剪切盒中，通过加压板对土样施加垂直压力的同时，对试样施加恒定的水平剪切，测定相应剪切位移，用于蠕变试验，测定土样的长期强度。应变控制式直剪试验则是在对土样施加垂直压力的同时，按恒定速率剪切，测定其相应的水平剪应力，进而测定土样常规剪切强度。

目前国内外常见直剪仪的剪切盒形状和大小均为固定的，剪切过程中仅对土样施加不同大小的垂直压力，然后施加水平剪切力进行剪切，进而求得土样的内摩擦角ф和凝聚力c，由于未考虑土在地下的三维受力状态，所以就不能真实反映出土样的力学指标。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种环向伸缩式剪切盒三向受压直剪仪，能够在剪切试验中真实反映并有效测量土样在三维应力状态下的力学参数。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

包括用于容纳待测土样的剪切盒，剪切盒由剪切上盒与剪切下盒组成，剪切上盒与剪切下盒中均设有由半圆形刚性套筒及半圆形柔性链组成的圆环形加压圈，所述刚性套筒内部设有与柔性链两端连接的牵拉绳，牵拉绳连接外部的环向压力计；所述的剪切上盒与剪切下盒能够进行相对运动，剪切盒顶部设置垂直加压装置。

所述的剪切盒底部设有透水板，透水板下方设置储水盒。

所述的剪切上盒与固定在试验台上的水平位移测力计连接，剪切下盒连接滚珠小车，所述的滚珠小车连接能够使剪切上盒与剪切下盒相对运动的驱动机构。

所述的驱动机构包括相配套的驱动器以及剪切传动机构。

所述的垂直加压装置包括垂直加压框架，垂直加压框架经过传压板向土样施压，垂直加压框架连接垂直压力计。

所述的刚性套筒采用金属筒，牵拉绳采用金属丝。

所述的柔性链两端通过弹簧连接牵拉绳。

与现有技术相比，本实用新型通过使剪切上盒与剪切下盒发生相对运动，半圆形柔性链在牵拉绳的拉力作用下伸入半圆形刚性套筒当中，进而向土样施加环向压力，再结合垂直加压，能够使土样处于三维受力状态，利用该装置进行剪切试验，测得的数据更真实地反映了土样的力学参数。本实用新型的各部件均采用机械连接，结构简单，加工成本低，使用便捷，易于进行零部件的维护与更换，为节约使用成本提供了便利，能够在生产和教学中推广应用。

进一步的，本实用新型剪切盒底部设有透水板，透水板下方设置储水盒，便于土样受压后排出内部水分，避免对测试结果造成影响。

附图说明

图1本实用新型的整体结构示意图；

图2本实用新型剪切盒的截面示意图；

附图中：1.剪切传动机构；2.驱动器；3.下盒环向压力计；4.剪切下盒；5.刚性套筒；6.垂直加压框架；7.垂直压力计；8.传压板；9.透水板；10.剪切上盒；11.上盒环向压力计；12.储水盒；13.水平位移测力计；14.滚珠小车；15.土样；16.柔性链；17.弹簧；18.牵拉绳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

参见图1，2，本实用新型在结构上包括用于容纳待测土样15的剪切盒，剪切盒由剪切上盒10与剪切下盒4组成，剪切上盒10与剪切下盒4中均设有由半圆形刚性套筒5及半圆形柔性链16组成的圆环形加压圈，刚性套筒5内部设有与柔性链16两端连接的牵拉绳18，柔性链16两端通过弹簧17连接牵拉绳18，牵拉绳18连接外部的环向压力计。剪切上盒10与固定在试验台上的水平位移测力计13连接，剪切下盒4连接滚珠小车14，滚珠小车14连接能够使剪切上盒10与剪切下盒4相对运动的驱动机构，驱动机构包括相配套的驱动器2以及剪切传动机构1。剪切盒顶部设置垂直加压装置，垂直加压装置包括垂直加压框架6，垂直加压框架6经过传压板8向土样15施压，垂直加压框架6连接垂直压力计7。剪切盒底部设有透水板9，透水板9下方设置储水盒12。刚性套筒5采用金属筒，牵拉绳18采用金属丝。

下盒环向压力计3与上盒环向压力计11采用S型压力传感器，能够测得作用于土样15的真实围压，且可调整环向压力大小的剪切盒的机构原理简单，结构灵活，试验过程中能够根据不同围压的需求，通过调节牵拉绳18的牵引力来施加环向压力，容易满足各种工程需求。

本实用新型在使用过程中，首先将制好的土样15装入柱型的剪切下盒4与剪切上盒10中，土样15放置完成后首先利用垂直加压框架6及垂直压力计7对土样15施加工程所需的垂直荷载，待稳定后，再通过环向加压系统的牵拉绳18使得柔性链16两端缓慢进入刚性套筒5，从而利用了圆环形加压圈直径大小的改变，调整了对土样的压力，进而达到施加工程所需的环向载荷的目的。接着进行土样的剪切试验，直到土样完全剪切破坏后结束试验。剪切结束后，退出剪切、垂直载荷和环向载荷，左、右金属环在弹簧17的作用下可迅速复原。