一种边坡土体抗剪强度现场测试装置及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种边坡土体抗剪强度现场测试装置及测试方法，包括长方体框架，在长方体框架的框架内设有长方体土体框，长方体土体框由一个薄钢板A、一个薄钢板B和两个薄钢侧板构成一个长方体框体结构，薄钢板A与薄钢板B相互平行，两个薄钢侧板相互平行；长方体框架的内壁与薄钢板A外侧壁之间紧密对应安装有千斤顶，千斤顶位于长方体框架的上部，千斤顶位于长方体土体框的上部；长方体框架的内壁上设有固定杆，在固定杆上安装有测力计，测力计具有传力杆，测力计的传力杆端部与薄钢板B外侧壁固定连接；长方体框架上部设有刻度尺。本发明能够实现不同类型边坡土体抗剪强度现场实时测试的目的，并且具有结构简单、加工成本低的优点。
【专利说明】
一种边坡土体抗剪强度现场测试装置及测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及土工现场试验技术领域，尤其涉及一种边坡土体抗剪强度现场测试装置及测试方法。
【背景技术】
[0002]抗剪强度是土体抵抗外部荷载的能力，是评价边坡稳定性的基本指标，是边坡稳定性评价与预测预报的关键性内容，边坡土形成过程中地质作用的复杂性和所处受力状态的特殊性，使得边坡土结构特征和物理力学性质与公路工程中其他部位的土体存在较大差另Ij，表现为显著的离散型与变异性，如何针对边坡土进行准确的现场抗剪强度测试是边坡稳定性研究的难点问题。
[0003]现有的边坡土体抗剪强度测试装置主要是室内直剪仪，只能取样运回实验室进行试验，不能真实反映现场边坡土体的抗剪强度;其测试方法也比较落后，效率较低，影响了其在土工试验中的使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有边坡现场抗剪强度测试装置及方法落后的问题，提供一种边坡土体抗剪强度现场测试装置及测试方法，能够快速、高效地进行边坡土体抗剪强度现场测试试验，测量实时精确，从而提高了科研水平。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]—种边坡土体抗剪强度现场测试装置，包括长方体框架，在长方体框架的框架内设有长方体土体框，所述长方体土体框用于配合放置长方体土体，所述长方体土体框由一个薄钢板A、一个薄钢板B和两个薄钢侧板构成一个长方体框体结构，薄钢板A与薄钢板B相互平行，两个薄钢侧板相互平行，长方体土体框内部具有长方体空腔;所述长方体框架的内壁与薄钢板A外侧壁之间紧密对应安装有千斤顶，所述千斤顶位于长方体框架的上部，千斤顶位于长方体土体框的上部;所述长方体框架的内壁上设有固定杆，在固定杆上安装有测力计，测力计具有传力杆，测力计的传力杆端部与薄钢板B外侧壁固定连接;所述长方体框架上部设有用于测量长方体土体剪切移动距离的刻度尺。
[0007]为了更好地实现本边坡土体抗剪强度现场测试装置，所述长方体土体框的薄钢板A上设有卡槽，千斤顶的底部配合安装于卡槽中。
[0008]作为优选，所述长方体土体框的薄钢侧板外侧壁与长方体框架内壁之间设有支撑杆。
[0009]作为优选，所述刻度尺与长方体框架之间通过螺钉可拆卸式固定连接。
[0010]作为优选，所述卡槽设置于长方体土体框的薄钢板A中心位置处。
[0011 ] 一种边坡土体抗剪强度现场测试方法，包括边坡土体抗剪强度现场测试装置，其测试方法如下:
[0012]A、先将长方体框架置于边坡表面，清除掉边坡表面的土块或杂物，然后留下参考标记，并使得长方体框架正中位置留有长方体土体，所述长方体土体的上表面为正方形，所述长方体框架内部的长方体土体周边挖空，并整平；
[0013]B、在长方体土体外部安装薄钢板A、薄钢板B和两个薄钢侧板构成长方体土体框，使得长方体土体紧密置于长方体土体框中，然后在长方体土体框的薄钢侧板外侧壁与长方体框架内壁之间安装支撑杆，支撑杆用于支撑固定于长方体土体两侧，薄钢板A正中位置留有卡槽，将千斤顶的底部配合卡接安装于卡槽中，并使得千斤顶的顶部与长方体框架内壁顶持;将刻度尺通过若干个螺钉固定于长方体框架侧部，并使得刻度尺可以对应测量长方体土体在千斤顶剪切作用力下的移动距离;将测力计通过固定杆固定于长方体框架内侧，使得千斤顶及测力计位于长方体土体上半部分的正中位置并固定，然后调零测力计的读数；
[0014]C、开始长方体土体的剪切试验，通过千斤顶迫使长方体土体的上半部分并进行缓慢剪切移动，剪切速度保持匀速，同时观察刻度尺，时间间隔T后，观察测力计的读数并记录，直至出现剪力峰值，然后继续剪切，直到测力计读取到的剪力保持不变为止，测力计读取到的剪力保持不变的值为剪力平衡值，并记录刻度尺的刻度变化值；
[0015]D、通过测力计读取到的剪力峰值、剪力平衡值以及刻度变化值换算抗剪强度，试验完成后，清理边坡土体抗剪强度现场测试装置，确保边坡土体抗剪强度现场测试装置上没有残留土样，以备进行下次试验。
[0016]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0017](I)本发明能够实现不同土质、不同类型边坡土体抗剪强度现场实时测试的目的，并且具有结构简单、加工成本低的优点，易于在生产和教学中推广应用。
[0018](2)本发明通过大表面积薄钢板的设计，减小了剪切过程对边坡土体的扰动，提高了测试的精度;并且在薄钢板A正中位置设置卡槽，保证了剪切过程中装置的稳定性，也提高了试验的精度。
[0019](3)本发明提高了试验的效率，节省了人力成本，并且诶对于抗剪强度现场测试试验具有重要的实践意义和科研意义。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的俯视图；
[0021]图2为本发明的侧视图。
[0022]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0023]!一长方体框架，2 一卡槽，3 一薄钢板A，4 一千斤顶，5 —螺钉，6—刻度尺，7—支撑杆，8—传力杆，9一固定杆，10—测力计，11 一长方体土体，12 —薄钢板B。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明:
[0025]实施例
[0026]如图1?图2所示，一种边坡土体抗剪强度现场测试装置，包括长方体框架I，本实施例的长方体框架I长为113.5cm，宽为80cm，高为60cm，长方体框架I由钢板焊接而成，强度较高，可承受一定的荷载。在长方体框架I的框架内设有长方体土体框，长方体土体框用于配合放置长方体土体11，长方体土体框由一个薄钢板A3、一个薄钢板B12和两个薄钢侧板构成一个长方体框体结构，薄钢板A3与薄钢板B12前后相互平行，两个薄钢侧板左右相互平行，一个薄钢板A3、一个薄钢板B12、两个薄钢侧板为四个大小一致的钢板，其钢板的长为50 cm，钢板的高为3 O cm，钢板的厚为0.4 cm，长方体土体框用于固定长方体土体11;长方体土体框内部具有长方体空腔。长方体框架I的内壁与薄钢板A3外侧壁之间紧密对应安装有千斤顶4，本发明优选的千斤顶4为20T立式油压千斤顶，可使长方体土体11缓慢移动，从而对长方体土体11形成剪切。千斤顶4位于长方体框架I的上部，千斤顶4位于长方体土体框的上部。长方体框架I的内壁上设有固定杆9，固定杆9的长度为6.9cm，强度较大，定杆9用于将测力计10固定于长方体框架I的内侧;在固定杆9上安装有测力计10，测力计10具有传力杆8，传力杆8的刚度较大，用于把长方体土体11的剪力传递给测力计10;测力计10的传力杆8端部与薄钢板B12外侧壁固定连接。长方体框架I上部设有用于测量长方体土体11剪切移动距离的刻度尺6，刻度尺6用于读取长方体土体11的剪切位移，可以精确到毫米(mm)。
[0027]如图1所示，长方体土体框的薄钢板A3上设有卡槽2，千斤顶4的底部配合安装于卡槽2中，卡槽2用于固定千斤顶4，使得千斤顶4刚好置于长方体土体11的正中位置，保证剪切边坡土体抗剪强度现场测试装置的稳定性。
[0028]长方体土体框的薄钢侧板外侧壁与长方体框架I内壁之间设有支撑杆7，如图1所示，支撑杆7包括左支撑杆和右支撑杆，左支撑杆、右支撑杆的长度均为14.8cm，左支撑杆、右支撑杆用于固定长方体土体11左右两侧的薄钢侧板。
[0029]本发明优选的刻度尺6与长方体框架I之间通过螺钉5可拆卸式固定连接。本发明优选的卡槽2设置于长方体土体框的薄钢板A3中心位置处。
[0030]本边坡土体抗剪强度现场测试装置能够实现不同土质、不同类型边坡土体抗剪强度现场实时测试的目的，并且具有结构简单、加工成本低的优点，易于在生产和教学中推广应用。
[0031 ] 一种边坡土体抗剪强度现场测试方法，其特征在于:包括边坡土体抗剪强度现场测试装置，其测试方法如下:
[0032]A、先将长方体框架I置于边坡表面，清除掉边坡表面的土块或杂物，然后留下参考标记，并使得长方体框架I正中位置留有长方体土体11，长方体土体11的上表面为正方形，长方体框架I内部的长方体土体11周边挖空，并整平；
[0033]B、在长方体土体11外部安装薄钢板A3、薄钢板B12和两个薄钢侧板构成长方体土体框，使得长方体土体11紧密置于长方体土体框中，然后在长方体土体框的薄钢侧板外侧壁与长方体框架I内壁之间安装支撑杆7，支撑杆7用于支撑固定于长方体土体11两侧，薄钢板A3正中位置留有卡槽2，将千斤顶4的底部配合卡接安装于卡槽2中，并使得千斤顶4的顶部与长方体框架I内壁顶持;将刻度尺6通过若干个螺钉5固定于长方体框架I侧部，并使得刻度尺6可以对应测量长方体土体11在千斤顶4剪切作用力下的移动距离;将测力计10通过固定杆9固定于长方体框架I内侧，使得千斤顶4及测力计10位于长方体土体11上半部分的正中位置并固定，然后调零测力计10的读数；
[0034]C、开始长方体土体11的剪切试验，通过千斤4顶迫使长方体土体11的上半部分并进行缓慢剪切移动，剪切速度保持匀速，同时观察刻度尺6，时间间隔T后，观察测力计10的读数并记录，直至出现剪力峰值，然后继续剪切，直到测力计10读取到的剪力保持不变为止，测力计10读取到的剪力保持不变的值为剪力平衡值，并记录刻度尺6的刻度变化值；
[0035]D、通过测力计10读取到的剪力峰值、剪力平衡值以及刻度变化值换算抗剪强度，试验完成后，清理边坡土体抗剪强度现场测试装置，确保边坡土体抗剪强度现场测试装置上没有残留土样，以备进行下次试验。
[0036]上述实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围的，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和近似替换，均应落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种边坡土体抗剪强度现场测试装置，其特征在于:包括长方体框架(I)，在长方体框架(I)的框架内设有长方体土体框，所述长方体土体框用于配合放置长方体土体(11)，所述长方体土体框由一个薄钢板A(3)、一个薄钢板B( 12)和两个薄钢侧板构成一个长方体框体结构，薄钢板A(3)与薄钢板B(12)相互平行，两个薄钢侧板相互平行，长方体土体框内部具有长方体空腔;所述长方体框架(I)的内壁与薄钢板A(3)外侧壁之间紧密对应安装有千斤顶(4)，所述千斤顶(4)位于长方体框架(I)的上部，千斤顶(4)位于长方体土体框的上部；所述长方体框架(I)的内壁上设有固定杆(9)，在固定杆(9)上安装有测力计(10)，测力计(10)具有传力杆(8)，测力计(10)的传力杆(8)端部与薄钢板B(12)外侧壁固定连接;所述长方体框架(I)上部设有用于测量长方体土体(11)剪切移动距离的刻度尺(6)。2.按照权利要求1所述的一种边坡土体抗剪强度现场测试装置及测试方法，其特征在于:所述长方体土体框的薄钢板A(3)上设有卡槽(2)，千斤顶(4)的底部配合安装于卡槽(2)中。3.按照权利要求1所述的一种边坡土体抗剪强度现场测试装置，其特征在于:所述长方体土体框的薄钢侧板外侧壁与长方体框架(I)内壁之间设有支撑杆(7)。4.按照权利要求1所述的一种边坡土体抗剪强度现场测试装置，其特征在于:所述刻度尺(6)与长方体框架(I)之间通过螺钉(5)可拆卸式固定连接。5.按照权利要求2所述的一种边坡土体抗剪强度现场测试装置，其特征在于:所述卡槽(2)设置于长方体土体框的薄钢板A( 3)中心位置处。6.一种边坡土体抗剪强度现场测试方法，其特征在于:包括边坡土体抗剪强度现场测试装置，其测试方法如下: A、先将长方体框架(I)置于边坡表面，清除掉边坡表面的土块或杂物，然后留下参考标记，并使得长方体框架(I)正中位置留有长方体土体(11)，所述长方体土体(11)的上表面为正方形，所述长方体框架(I)内部的长方体土体(11)周边挖空，并整平； B、在长方体土体(11)外部安装薄钢板A(3)、薄钢板B(12)和两个薄钢侧板构成长方体土体框，使得长方体土体(11)紧密置于长方体土体框中，然后在长方体土体框的薄钢侧板外侧壁与长方体框架(I)内壁之间安装支撑杆(7)，支撑杆(7)用于支撑固定于长方体土体(11)两侧，薄钢板A(3)正中位置留有卡槽(2)，将千斤顶(4)的底部配合卡接安装于卡槽(2)中，并使得千斤顶(4)的顶部与长方体框架(I)内壁顶持;将刻度尺(6)通过若干个螺钉(5)固定于长方体框架(I)侧部，并使得刻度尺(6)可以对应测量长方体土体(11)在千斤顶(4)剪切作用力下的移动距离;将测力计(10)通过固定杆(9)固定于长方体框架(I)内侧，使得千斤顶(4)及测力计(10)位于长方体土体(11)上半部分的正中位置并固定，然后调零测力计(10)的读数； C、开始长方体土体(11)的剪切试验，通过千斤(4)顶迫使长方体土体(11)的上半部分并进行缓慢剪切移动，剪切速度保持匀速，同时观察刻度尺(6)，时间间隔T后，观察测力计(10)的读数并记录，直至出现剪力峰值，然后继续剪切，直到测力计(10)读取到的剪力保持不变为止，并记录刻度尺(6)的刻度变化值； D、通过上述测量值换算抗剪强度，试验完成后，清理边坡土体抗剪强度现场测试装置，确保边坡土体抗剪强度现场测试装置上没有残留土样，以备进行下次试验。
【文档编号】G01N3/02GK105973723SQ201610594478
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】员康锋, 张军, 王国忠, 孙志杰
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院