模拟环境且能测定滑坡体抗剪强度参数的高速环剪试验机的制作方法

本发明涉及环剪测试设备技术领域，具体的说是模拟环境且能测定滑坡体抗剪强度参数的高速环剪试验机。

背景技术：

土是由母岩在长期风化作用下形成的松散物集合体，土体的宏观工程性质自然也是主要由微观结构状态和变化规律控制，在决定土体工程地质性质方面涉及很多参数，而在滑坡、泥石流等研究研究领域，抗剪强度参数至关重要，从防灾减灾出发，实时而准确地测定土体在各种复杂条件下的抗剪强度参数是滑坡、泥石流研究的前提和保障，该力学行为和规律的研究多年年来一直是岩土学术界和工程地质界的前沿课题，也是未来岩土工程研究的重要方向。

大型高速环剪试验机具备模拟各种复杂条件下的针对土体材料的岩土力学参数测定，特别是土的残余强度的测定，为研究滑坡、泥石流等地质灾害形成和运动机制提供依据和参数。

然而现在国内并不存在能够模拟多种环境的、能够预测和确定滑坡机理的高速环剪试验机。因此有必要根据现实需求对其进行设计和发明。针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明目的是提供模拟环境且能测定滑坡体抗剪强度参数的高速环剪试验机。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：模拟环境且能测定滑坡体抗剪强度参数的高速环剪试验机，包括活动安装箱、固定操作台、加压机构、装料机构、剪切机构、抽水泵、震动机，所述活动安装箱通过竖直设置在所述固定操作台上的支撑调节杆安装在所述固定操作台的正上方，所述活动安装箱上安装有所述加压机构，所述加压机构包括连接板、上层安装板、下层安装板、环形加压板，所述连接板与所述活动安装箱活动连接且所述连接板与所述上层安装板固定连接，所述上层安装板与下层安装板平行设置且其中间通过竖直设置的活塞气缸固定连接，所述环形加压板设置在所述下层安装板的正下方并与所述活塞气缸的活塞杆固定连接，各组所述活塞气缸均连通有空气压缩泵；所述装料机构包括上装料筒、下装料筒、紧固密封圈，所述下装料筒安装在所述固定操作台上且所述上装料筒通过螺纹旋接的方式与所述下装料筒旋接，所述紧固密封圈固定紧固在所述上装料筒与下装料筒连接处，所述下装料筒中固定安装有圆形的载料盘；所述剪切机构包括伺服电机、减速机，所述伺服电机、减速机相连接后与所述下装料筒动力连接；所述抽水泵的进水口与水源相连通且出水口通过注水管与所述上装料筒、下装料筒相连通；所述震动机与所述下装料筒动力连接。

所述支撑调节杆包括左右平行竖直设置的两组，所述支撑调节杆在所述活动安装箱安装处的部分设置为丝杆结构且两组调节丝杆结构的螺旋方向相同，所述活动安装箱在所述支撑调节杆的安装处内侧均设置有调节螺母且所述调节螺母与各自对应的丝杆结构旋接，所述调节螺母外侧壁均匀设置有轮齿，所述活动安装箱上固定安装有驱动电机且所述驱动电机通过链条与所述调节螺母动力连接且各组调节螺母的转动方向均相同。

所述活动安装箱对应其中一组所述支撑调节杆的下侧固定安装有安装法兰，所述安装法兰上以相对转动的方式活动连接调节臂的一端，所述调节臂的另一端安装有所述加压机构的连接板，所述调节臂安装在所述安装法兰处的侧壁上设置有第一松紧调节阀。

所述载料盘底部固定设置有圆柱状的限料块且所述限料块、载料盘与下装料筒同心设置，所述限料块顶端与所述上装料筒顶端齐平，所述环形加压板与所述载料盘、限料块构成的间隙等大，所述空气压缩泵固定安装在所述活动安装箱上，所述紧固密封圈上安装有第二松紧调节阀。

所述限料块顶端圆心处竖直设置有限位柱，所述下层安装板上设置有限位孔并与所述限位柱对应卡接，所述限料块、下层安装板的对应位置开设有注水孔，所述下层安装板上的注水孔与所述注水管相连通，所述限料块的各组注水孔通出所述限料块的侧壁与所述载料盘连通。

所述下装料筒底部固定连接有传动齿轮且所述传动齿轮以相对转动的方式安装在所述固定操作台上，所述减速机动力连接有转动齿轮且所述转动齿轮与传动齿轮啮合连接，所述传动齿轮的轮齿数为转动齿轮轮齿数的6～20倍，所述伺服电机、减速机、震动机均安装在所述固定操作台的底部。

所述下装料筒底部边缘开设排污口且所述排污口通过排污管连通有排污桶。

所述抽水泵设置在所述活动安装箱上。

本发明的有益效果：本申请能够通过加压机构、装料机构、剪切机构、抽水泵、震动机的灵活组合模拟构建多种实验场景，包括固结慢速排水环剪试验、固结快速不排水环剪试验、固结瞬时载荷不排水环剪试验、单双向振动载荷环剪试验、饱和砂土的振动液化试验、土粒子破碎特性试验、通过设定外加孔隙水压力,模拟特定条件下斜坡滑动,测定试验过程中的总应力、有效应力与剪应力和相应的峰值强度及残余强度；能够实现对滑坡机理的预测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为所述a部分的放大细节示意图；

图3为所述b部分的放大细节示意图；

图4为所述装料结构的竖直方向剖面示意图；

图5为所述下层安装板的俯视图；

图6为所述环形加压板的俯视图。

图中：1活动安装箱、2固定操作台、3抽水泵、4震动机、5支撑调节杆、6连接板、7上层安装板、8下层安装板、9环形加压板、10活塞气缸、11空气压缩泵、12上装料筒、13下装料筒、14紧固密封圈、15载料盘、16伺服电机、17减速机、18驱动电机、19安装法兰、20调节臂、21限料块、22限位柱、23注水孔、24传动齿轮、25转动齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，模拟环境且能测定滑坡体抗剪强度参数的高速环剪试验机，包括活动安装箱1、固定操作台2、加压机构、装料机构、剪切机构、抽水泵3、震动机4，活动安装箱1通过竖直设置在固定操作台2上的支撑调节杆5安装在固定操作台2的正上方，活动安装箱1上安装有加压机构，加压机构包括连接板6、上层安装板7、下层安装板8、环形加压板9，连接板6与活动安装箱1活动连接且连接板6与上层安装板7固定连接，上层安装板7与下层安装板8平行设置且其中间通过竖直设置的活塞气缸10固定连接，环形加压板9设置在下层安装板8的正下方并与活塞气缸10的活塞杆固定连接，各组活塞气缸10均连通有空气压缩泵11；装料机构包括上装料筒12、下装料筒13、紧固密封圈14，下装料筒13安装在固定操作台2上且上装料筒12通过螺纹旋接的方式与下装料筒13旋接，紧固密封圈14固定紧固在上装料筒12与下装料筒13连接处，下装料筒13中固定安装有圆形的载料盘15；剪切机构包括伺服电机16、减速机17，伺服电机16、减速机17相连接后与下装料筒13动力连接；抽水泵3的进水口与水源相连通且出水口通过注水管与上装料筒12、下装料筒13相连通；震动机4与下装料筒13动力连接。

本发明中，支撑调节杆5包括左右平行竖直设置的两组，保证活动安装箱1的稳定安装，支撑调节杆5在活动安装箱1安装处的部分设置为丝杆结构且两组调节丝杆结构的螺旋方向相同，活动安装箱1在支撑调节杆5的安装处内侧均设置有调节螺母且调节螺母与各自对应的丝杆结构旋接，调节螺母外侧壁均匀设置有轮齿，活动安装箱1上固定安装有驱动电机18且驱动电机18通过链条与调节螺母动力连接且各组调节螺母的转动方向均相同，通过驱动电机18的工作带动两组调节螺母同向转动进而由调节螺母带动活动安装箱1在支撑调节杆5的丝杆结构上上下运动，实现安活动安装箱1的上下运动，也实现了加压机构相对装料机构的上下运动，保证加压机构与装料结构的稳定贴合与分离；

活动安装箱1对应其中一组支撑调节杆5的下侧固定安装有安装法兰19，安装法兰19上以相对转动的方式活动连接调节臂20的一端，调节臂20的另一端安装有加压机构的连接板6，调节臂20安装在安装法兰19处的侧壁上设置有第一松紧调节阀，通过调节臂20围绕安装法兰19转动进而带动加压机构整体围绕安装法兰19的转动，使加压机构与装料机构在竖直方向上相对设置；

载料盘15底部固定设置有圆柱状的限料块21且限料块21、载料盘15与下装料筒13同心设置，限料块21顶端与上装料筒12顶端齐平，环形加压板9与载料盘15、限料块21构成的间隙等大，在载料盘15中装入待检测的土，通过活塞气缸10带动环形加压板9将土层压实，空气压缩泵11固定安装在活动安装箱1上，紧固密封圈14上安装有第二松紧调节阀；

限料块21顶端圆心处竖直设置有限位柱22，下层安装板8上设置有限位孔并与限位柱22对应卡接，保证加压机构与装料机构稳定对接，限料块21、下层安装板8的对应位置开设有注水孔23，下层安装板8上的注水孔23与注水管相连通，限料块21的各组注水孔23通出限料块21的侧壁与载料盘15连通，能够进行水土流失现象的检测以及相关实验模型的构建。

下装料筒13底部固定连接有传动齿轮24且传动齿轮24以相对转动的方式安装在固定操作台2上，减速机17动力连接有转动齿轮25且转动齿轮25与传动齿轮24啮合连接，传动齿轮24的轮齿数为转动齿轮25轮齿数的6～20倍，通过伺服电机16、减速机17的组合项装料机构施加剪切力并进行环剪测试，伺服电机16、减速机17、震动机4均安装在固定操作台2的底部；

下装料筒13底部边缘开设排污口且排污口通过排污管连通有排污桶，方便实验完成后以及溢出载料盘15的土水混合物的排出；

抽水泵3设置在活动安装箱1上。

本发明的工作原理是：使用时，在进行固结慢速排水环剪试验时，通过加压机构对装料机构中的土进行加压，并通过抽水泵3缓慢进行注水，开启排污管进行排水，实现固结慢速排水环剪试验场景的模拟与演示；

进行固结快速不排水环剪试验、固结瞬时载荷不排水环剪试验时，通过加压机构对装料机构中的土进行加压，并通过抽水泵3快速进行注水，关闭排污管禁止排水，实现固结慢速排水环剪试验场景的模拟与演示；

进行单双向振动载荷环剪试验时，通过加压机构对装料机构中的土进行加压，开启空气压缩泵11、活塞气缸10进行单向振动试验，开启震动机4进行单向振动试验，同时开启空气压缩泵11、活塞气缸10、震动机4进行双向振动试验；

进行土粒子破碎特性试验时，将土块放置在载料盘15中，开启震动机4进行破碎特性试验；

进行通过设定外加孔隙水压力,模拟特定条件下斜坡滑动,测定试验过程中的总应力、有效应力与剪应力和相应的峰值强度及残余强度的检测时，通过剪切机构施加剪切力进行相应的检测。

值得说明的是，本申请的结构上安装有用于各种试验的检测传感器，且检测传感器与相应的数据处理设备相连接进行各种数据的检测。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。