专利名称：十字板剪切仪及其贯入方法
技术领域：
本发明涉及一种十字板剪切仪及其贯入方法，尤其涉及一种通过液压增加土层贯 入力的十字板剪切仪及其贯入方法。
背景技术：
十字板剪切试验是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验。将十字板头 贯入软土中，以均勻的速度转动，通过一定的测量系统，测得其转动时所需之力矩，直至土 体破坏，从而计算出土的抗剪强度。目前常见的十字板剪切仪，由于受贯入能力影响，在软粘性土中，十字板剪切试验 只能在深度为25m的浅土层中进行，而在深基坑和高填土路基等工程中，工程影响深度往 往在35m以上，现有的十字板剪切试验提供的参数已不能满足工程设计的需要。鉴于上述问题，有必要提供一种新的十字板剪切仪及其贯入方法，来提高十字板 的测试深度，使之更好的为工程设计、施工服务。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种十字板剪切仪，其具有较强的贯入能力。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种十字板剪切仪，包括地梁、 位于地梁上方的横梁及竖直方向上贯穿所述横梁与地梁的探杆及与所述横梁连接的立轴， 所述探杆的末端设有贯入土层的十字板头，所述十字板剪切仪进一步设有安装于所述横梁 上并可供所述探杆穿过的涡轮箱及位于所述地梁与横梁之间的油缸，所述立轴随所述油缸 中油压的变化可在竖直方向内运动。作为本技术方案的进一步改进，所述横梁两端与所述油缸连接，所述立轴位于所 述探杆的两侧并通过连接杆相连。作为本技术方案的进一步改进，所述探杆由上而下依次贯穿所述涡轮箱、横梁、连 接杆及地梁。作为本技术方案的进一步改进，所述连接杆上设有可卡持所述探杆的卡瓦。作为本技术方案的进一步改进，所述涡轮箱上方设有可抱紧所述探杆的压销螺栓。作为本技术方案的进一步改进，所述横梁呈水平设置，该横梁的两端架设于所述 油缸的上方并通过螺母与所述油缸连接，且该横梁可随油缸内油压的变化而在竖直方向上 做升降运动。为解决上述技术问题，本发明还可采用如下技术方案一种十字板剪切仪的贯入 方法，其包括如下步骤第一，提供一十字板剪切仪，该十字板剪切仪包括地梁、位于地梁上方的横梁、设 于横梁上并设有一压销螺栓和摇柄的涡轮箱、沿竖直方向放置并设有十字板头的探杆、与 所述横梁连接的立轴及设于横梁与地梁之间的油缸；
第二，将十字板剪切仪置于试验点上就位，再将所述探杆穿过所述涡轮箱的中心， 使所述十字板头置于地表；第三，启动油缸内液压以提升所述立轴；第四，用一卡瓦在竖直方向上卡住所述探杆；第五，将探杆下压至预定深度；第六，松开所述卡瓦；第七，拧紧所述涡轮箱上的压销螺栓，以抱紧所述探杆；第八，摇动所述涡轮箱的摇柄，带动所述探杆及十字板转动，进行该深度点剪切试 验；第九，试验点的试验完成，松开所述压销螺栓，使探杆与涡轮箱脱开；第十，启动油缸内液压以提升所述立轴；第十一，重复前述第四至第十的步骤，直至孔的试验全部完成。作为本技术方案的进一步改进，所述立轴呈纵长形并设于所述油缸的内侧，该立 轴沿竖直方向设置并与其两侧的油缸相互平行，所述立轴的顶端通过螺母与所述横梁固 定，立轴的底端通过螺母与一水平连接梁连接固定。作为本技术方案的进一步改进，所述探杆由上而下依次贯穿所述涡轮箱、横梁、连 接杆及地梁。作为本技术方案的进一步改进，所述卡瓦设于所述连接梁的底面，所述油缸在靠 近所述地梁处设有油路。相较于现有技术，本发明所述的十字板剪切仪及其贯入方法的有益效果为可利 用油缸内油压的下压，使得十字板头能贯入土层中，由于十字板剪切仪的油压的压力大，增 强了十字板头的贯入能力。
图1为本发明所述的十字板剪切仪的剖面示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明提供一种十字板剪切仪100，其包括地梁10、位于地梁10上方 的横梁20、架设于所述地梁10与横梁20之间并支撑所述横梁20的油缸30、安装于所述横 梁20上的涡轮箱40及立轴50、竖直方向上贯穿所述横梁20与地梁10的探杆60。所述地梁10呈水平放置且位于所述十字板剪切仪100的底部，用以支撑所述油缸 30及横梁20，该地梁10的底面与地表面(未图示)平行，以此使得地梁10可平稳贴合于 地表面(未图示)上，也能提高探杆60的精准度。所述横梁20位于所述地梁10的上方并呈水平设置，该横梁20的两端架设于所述 油缸30的上方并通过螺母与所述油缸30连接，能随油缸30内油压的变化而在竖直方向上 做升降运动。所述油缸30沿竖直方向设置，其顶端与底端分别与所述横梁20与地梁10连接， 所述油缸30的底端设有供液体油进出的油路31，所述油缸30顶端支撑所述横梁20的下表 面，所述油缸30通过内部油压的变化对所述横梁20产生抬、降作用。
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所述涡轮箱40通过螺母与所述横梁20固定，并设有设于涡轮箱40顶面的压销螺 栓41及位于涡轮箱40侧面的摇柄42，所述压销螺栓41可调节松紧度，实现对探杆60的抱 紧或松弛。所述涡轮箱40与探杆60相连并可带动探杆60旋转。所述立轴50呈纵长形并设于所述油缸30的内侧，该立轴50沿竖直方向设置并与 其两侧的油缸30相互平行，所述立轴50的顶端通过螺母与所述横梁20固定，立轴50的底 端通过螺母与一水平连接梁51连接固定，该连接梁51的底面设有一可在竖直方向上卡持 所述探杆60的卡瓦52。所述探杆60沿竖直方向自上而下设置，并依次贯穿所述涡轮箱40、横梁20、连接 梁51及地梁10，该探杆60的底端向下凸伸出所述地梁10并设有可贯入土层的十字板头 61，该十字板头61在所述涡轮箱40的作用下可旋转。以下介绍利用本发明所述的十字板剪切仪100进行土层贯入的贯入方法，该贯入 方法包括如下步骤1)、试验设备就位，将所述十字板剪切仪置于待测试的地表上；2)、将探杆60穿过涡轮箱40，使探杆60底端的十字板头61置于地表上；3)、启动液压，通过油缸30中的液压来提升十字板剪切仪的立轴50 ；4)、用卡瓦52将探杆60卡住；
5)、下压探杆60至预定深度；6)、松开卡瓦52;7)、拧紧涡轮箱40上部的压销螺栓41，将探杆60抱紧；8)、摇动涡轮箱摇柄42，带动探杆60转动，进行十字板剪切试验；9)、试验点试验完成，松开压销螺栓41，使探杆60与涡轮箱40脱开；10)、启动液压，提升立轴50 ；11)、重复上述4) 10)步骤，直至该孔试验全部完成。本发明所述的十字板剪切仪通过在其上安装一个涡轮箱40，并利用油缸30内油 压的下压，使得所述十字板头61能旋转并贯入土层中，由于十字板剪切仪的油压的压力 大，贯入能力强，可将十字板头61压入到35 40m深度，很好的解决了现有技术中十字板 头贯入深度不足的缺陷。另外，通过涡轮箱40带动十字板头61的旋转，还可提供所述深度 范围内所有土层原位的测试数据。以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任 何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内 容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。
权利要求
一种十字板剪切仪，包括地梁、位于地梁上方的横梁及竖直方向上贯穿所述横梁与地梁的探杆及与所述横梁连接的立轴，所述探杆的末端设有贯入土层的十字板头，其特征在于所述十字板剪切仪进一步设有安装于所述横梁上并可供所述探杆穿过的涡轮箱及位于所述地梁与横梁之间的油缸，所述立轴随所述油缸中油压的变化可在竖直方向内运动。
2.如权利要求1所述的十字板剪切仪，其特征在于所述横梁两端与所述油缸连接，所 述立轴位于所述探杆的两侧并通过连接杆相连。
3.如权利要求2所述的十字板剪切仪，其特征在于所述探杆由上而下依次贯穿所述 涡轮箱、横梁、连接杆及地梁。
4.如权利要求3所述的十字板剪切仪，其特征在于所述连接杆上设有可卡持所述探 杆的卡瓦。
5.如权利要求4所述的十字板剪切仪，其特征在于所述涡轮箱上方设有可抱紧所述 探杆的压销螺栓。
6.如权利要求5所述的十字板剪切仪，其特征在于所述横梁呈水平设置，该横梁的两 端架设于所述油缸的上方并通过螺母与所述油缸连接，且该横梁可随油缸内油压的变化而 在竖直方向上做升降运动。
7.一种十字板剪切仪的贯入方法，其包括如下步骤第一，提供一十字板剪切仪，该十字板剪切仪包括地梁、位于地梁上方的横梁、设于横 梁上并设有一压销螺栓和摇柄的涡轮箱、沿竖直方向放置并设有十字板头的探杆、与所述 横梁连接的立轴及设于横梁与地梁之间的油缸；第二，将十字板剪切仪置于试验点上就位，再将所述探杆穿过所述涡轮箱的中心，使所 述十字板头置于地表；第三，启动油缸内液压以提升所述立轴； 第四，用一卡瓦在竖直方向上卡住所述探杆； 第五，将探杆下压至预定深度； 第六，松开所述卡瓦；第七，拧紧所述涡轮箱上的压销螺栓，以抱紧所述探杆；第八，摇动所述涡轮箱的摇柄，带动所述探杆及十字板转动，进行该深度点剪切试验； 第九，试验点的试验完成，松开所述压销螺栓，使探杆与涡轮箱脱开； 第十，启动油缸内液压以提升所述立轴； 第十一，重复前述第四至第十的步骤，直至孔的试验全部完成。
8.如权利要求7所述的十字板剪切仪的贯入方法，其特征在于所述立轴呈纵长形并 设于所述油缸的内侧，该立轴沿竖直方向设置并与其两侧的油缸相互平行，所述立轴的顶 端通过螺母与所述横梁固定，立轴的底端通过螺母与一水平连接梁连接固定。
9.如权利要求8所述的十字板剪切仪的贯入方法，其特征在于所述探杆由上而下依 次贯穿所述涡轮箱、横梁、连接杆及地梁。
10.如权利要求9所述的十字板剪切仪的贯入方法，其特征在于所述卡瓦设于所述连 接梁的底面，所述油缸在靠近所述地梁处设有油路。
全文摘要
本发明公开了一种十字板剪切仪，包括地梁、位于地梁上方的横梁及竖直方向上贯穿所述横梁与地梁的探杆及与所述横梁连接的立轴，所述探杆的末端设有贯入土层的十字板头，所述十字板剪切仪进一步设有安装于所述横梁上并可供所述探杆穿过的涡轮箱及位于所述地梁与横梁之间的油缸，所述立轴随所述油缸中油压的变化可在竖直方向内运动。本发明所述的十字板剪切仪借助油压压力大、贯入能力强的特性，可将十字板头压入到35-40m深度，很好的解决了现有技术中十字板头贯入深度不足的缺陷。
文档编号G01N3/24GK101907545SQ20101022420
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者徐敏生, 沈日庚, 蒋燕 申请人:上海市城市建设设计研究院