技术领域本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种测量大尺寸土工直剪仪剪切土体真实位移的抓土器测量装置，可以实现土工直剪试验中剪切盒内土体真实位移的精确测量。
背景技术：
直接剪切试验是岩土工程中测试土体剪切强度的重要试验方法，土工直剪仪是实现直接剪切试验的试验平台，是岩土工程试验领域最基础也是最重要的试验仪器之一。目前广泛采用的土工直剪试验一般认为剪切盒的位移等于剪切盒内土体发生的位移，而忽略了剪切盒内土体发生的位移不均匀特点，这个基础性的假设严重影响了试验模拟力学过程的精度和试验采集数据的可靠性，目前学界和工程界对土工直剪试验的这个缺陷的研究尚为空白。由于上述问题的存在，目前亟需研制出能够在一般土工直剪仪上应用的能够准确测量剪切盒内土体真实位移的传感器测试装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种测量大尺寸土工直剪仪剪切土体真实位移的抓土器测量装置。本发明提出的一种测量大尺寸土工直剪仪剪切土体真实位移的抓土器测量装置，由下剪切盒底板1，下剪切盒系统和抓土器传感器系统组成，其中：下剪切盒底板1作为下剪切盒系统和整个传感器系统的承载平台，下剪切盒系统与传感器系统都安置于了下剪切盒底板1上，抓土器测量装置与下剪切盒底板大尺寸土工直剪仪的水平荷载加载装置直接连接；下剪切盒系统由下剪切盒承土支架2、下剪切盒侧限框3、高强度弹簧组4组成，下剪切盒承土支架2固定于下剪切盒底板1上方，下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2相嵌套，形成向上开放的长方体半开放空间，用于盛纳进行土工直剪试验的试验土体；高强度弹簧组4分布于下剪切盒承土支架２周边，高强度弹簧组4中每一个弹簧的一端通过高强螺栓与下剪切盒底板1固定，另一端与下剪切盒侧限框3下端固定连接；抓土器传感器系统由位移传感器5、抓土器6、高强钢丝7、钢丝转向器8、转向器支架9和位移传感器支架10组成，四个转向器支架9下端固定于下剪切盒底板1上的四周，上端支撑并固定钢丝转向器8，位移传感器支架10下端直接固定在下剪切盒底板1上，且位于下剪切盒侧限框3一侧，上端支撑并固定位移传感器10，高强钢丝7依次绕过四个钢丝转向器8与位移传感器5的两端，绷紧形成封闭回路，高强钢丝7封闭回路的水平高度与剪切盒系统的上缘平齐，抓土器6与高强钢丝7焊接固定，按照试验要求位于下剪切盒支架2内部；抓土器6由抓土器竖向板11与抓土器水平板12组成，抓土器竖向板11与抓土器水平板12均为铝制薄板，抓土器竖向板11为半圆形结构，且直边垂直固定在抓土器水平板12的中部位置，在直接剪切试验过程中，抓土器竖向板11插入试验土体，当土体发生位移时，抓土器6能够随土体移动，保证了抓土器6在工作过程中保持水平并不发生翻转。本发明中，钢丝转向器8由转向器滑轮13、转向器固定轴14、转向轴固定螺栓15和转向固定轴夹持器16组成，转向器滑轮13是有凹槽的圆形有轴可旋转铝制构件，通过转向器固定轴14和转向轴固定螺栓15固定在转向固定轴夹持器16上；本发明中，抓土器6、钢丝转向器8、转向器支架9数目依据试验的需求而定，如果土工直剪试验只需要一组传感器系统，则需要1个抓土器6、4个钢丝转向器8和4个转向器支架9，如果需要多组传感器，抓土器6、钢丝转向器8、转向器支架9的数目按照1:4:4的数量比合理安置。本发明中，下剪切盒侧限框3在高强钢丝7跨过的位置留有半开放微槽使高强钢丝7通过。本发明的工作过程：本发明为多功能试验装置，不同试验目的和功能对应于不同的工作过程，下面简述单抓土器土体直接剪切试验和三抓土器土体直接剪切试验的工作过程。1、单抓土器土体直接剪切试验的工作过程如下：将直剪试验的测试土体放入下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2形成的向上开放的长方体半开放空间中，并进行必要的捣实，使测试土体充填满下剪切盒，测试土体的上表面与下剪切盒侧限框3的上缘对齐，将抓土器6插入测试土体中，使抓土器竖向板11垂直插入土中，抓土器横向板12水平置与测试土体上，随后将高强钢丝7穿过配套的钢丝转向器8并与位移传感器5固定连接，继而绷紧高强钢丝7，完成以上工作后可进行放置上剪切盒及其配套测试操作，继而进行土工直剪试验的其他流程。参照图1~图10。2、三抓土器土体直接剪切试验的工作过程如下：将直剪试验的测试土体放入下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2形成的向上开放的长方体半开放空间中，并进行必要的捣实，使测试土体充填满下剪切盒，测试土体的上表面与下剪切盒侧限框3的上缘对齐，将3个抓土器6插入测试土体中，使抓土器竖向板11垂直插入土中，抓土器横向板12水平置与测试土体上，随后将3组高强钢丝7穿过配套的钢丝转向器8并与3个位移传感器5固定连接，继而绷紧高强钢丝7，完成以上工作后可进行放置上剪切盒及其配套测试操作，继而进行土工直剪试验的其他流程。参照图6~图11。本发明的有益效果：本发明装置的最大优点是实现了土工直剪试验中剪切盒中土体真实位移的测定，解决了用剪切盒位移代替土体位移的不科学的做法和不足，填补了目前土工直剪测试的研究空白。附图说明图1为本发明的示意图。图2为本发明的前视图。图3为本发明的左视图。图4为本发明的右视图。图5为本发明的俯视图。图6为本发明的抓土器6的示意图。图7为本发明的抓土器6的正视图。图8为本发明的抓土器6的左视图。图9为本发明的抓土器6的俯视图。图10为本发明的钢丝转向器8的示意图。图11为本发明的三组抓土器传感器装置同时工作的示意图。图中标号：1为下剪切盒底板，2为下剪切盒承土支架，3为下剪切盒侧限框，4为高强度弹簧组，5为位移传感器，6为抓土器，7为高强钢丝，8为钢丝转向器，9为转向器支架，10为位移传感器支架，11为抓土器竖向板，12为抓土器水平板，13为转向器滑轮，14为转向器固定轴，15为转向轴固定螺栓，16为转向固定轴夹持器。具体实施方式本发明为传感器测试装置，可在同一个土工直剪试验中安置多组抓土器传感器装置，下面通过实施例进一步描述本发明。实施例1如图1-图11所示，本发明提出的一种测量大尺寸土工直剪仪剪切土体真实位移的抓土器测量装置，由下剪切盒底板1，下剪切盒系统和传感器系统组成，其中：下剪切盒底板1作为下剪切盒系统和整个传感器系统的承载平台，下剪切盒系统与传感器系统都安置于了下剪切盒底板1上，下剪切盒底板大尺寸土工直剪仪的水平荷载加载装置直接连接；下剪切盒系统由下剪切盒承土支架2、下剪切盒侧限框3、高强度弹簧组4组成，下剪切盒承土支架2直接固定在下剪切盒底板1上，高强度弹簧组4分布在下剪切盒承土支架周边，高强度弹簧组4中每一个弹簧的一端用高强螺栓与下剪切盒底板1固定，另一端与下剪切盒侧限框3下端固定连接，下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2相嵌套，形成向上开放的长方体半开放空间，用于盛纳进行土工直剪试验的试验土体；抓土器传感器系统由位移传感器5、抓土器6、高强钢丝7、钢丝转向器8、转向器支架9、位移传感器支架10组成，转向器支架9下端直接固定在下剪切盒底板1上，上端支撑并固定钢丝转向器8，位移传感器支架10下段直接固定在下剪切盒底板1上，上端支撑并固定位移传感器10，一定长度的高强钢丝7绕过钢丝转向器8与位移传感器5两端连接并绷紧形成封闭回路，高强钢丝7回路的水平高度与剪切盒系统的上缘平齐，下剪切盒侧限框3在高强钢丝7跨过的位置留有半开放微槽使高强钢丝7通过，抓土器6与高强钢丝7焊接固定，按照试验要求位于下剪切盒内部；抓土器6由抓土器竖向板11与抓土器水平板12组成，抓土器竖向板11与抓土器水平板12均为刚度较大的铝制薄板，抓土器竖向板11为半圆形且其直边垂直固定在抓土器水平板12的中部位置，在直接剪切试验过程中抓土器竖向板11插入试验土体，当土体发生位移时抓土器6能够随土体移动，抓土器水平板12保证了抓土器6在工作过程中保持水平并不发生翻转，由由抓土器竖向板11与抓土器水平板12组成的抓土器6通过高强钢丝7及钢丝转向器8与位移传感器5连接，形成测试位移的传感器系统；钢丝转向器8由转向器滑轮13、转向器固定轴14、转向轴固定螺栓15、转向固定轴夹持器16组成，转向器滑轮13是有凹槽的圆形有轴可旋转铝制构件，通过转向器固定轴14和转向轴固定螺栓15固定在转向固定轴夹持器16上；抓土器6、钢丝转向器8、转向器支架9数目依据试验的需求而定，如果土工直剪试验只需要一组传感器系统，则需要1个抓土器6、4个钢丝转向器8和4个转向器支架9，如果需要多组传感器，抓土器6、钢丝转向器8、转向器支架9的数目按照1:4:4的数量比合理安置。单抓土器土体直接剪切试验的工作过程如下：将直剪试验的测试土体放入下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2形成的向上开放的长方体半开放空间中，并进行必要的捣实，使测试土体充填满下剪切盒，测试土体的上表面与下剪切盒侧限框3的上缘对齐，将抓土器6插入测试土体中，使抓土器竖向板11垂直插入土中，抓土器横向板12水平置与测试土体上，随后将高强钢丝7穿过配套的钢丝转向器8并与位移传感器5固定连接，继而绷紧高强钢丝7，完成以上工作后可进行放置上剪切盒及其配套测试操作，继而进行土工直剪试验的其他流程。参照图1~10，本领域的技术人员均能顺利实施。实施例2采用实施例１所述的装置，三抓土器土体直接剪切试验的工作过程如下：将直剪试验的测试土体放入下剪切盒侧限框3与下剪切盒承土支架2形成的向上开放的长方体半开放空间中，并进行必要的捣实，使测试土体充填满下剪切盒，测试土体的上表面与下剪切盒侧限框3的上缘对齐，将3个抓土器6插入测试土体中，使抓土器竖向板11垂直插入土中，抓土器横向板12水平置与测试土体上，随后将3组高强钢丝7穿过配套的钢丝转向器8并与3个位移传感器5固定连接，继而绷紧高强钢丝7，完成以上工作后可进行放置上剪切盒及其配套测试操作，继而进行土工直剪试验的其他流程。参照图6~11，本领域的技术人员均能顺利实施。