一种原位剪切试验土样制备刀具的制作方法

本实用新型涉及一种原位剪切试验土样制备刀具，特别适用于山区、高边坡等地质条件复杂、机械设备受限情况下的大型原位剪切试验土体制备土样时的新型制样刀具。

背景技术：

现场土体大型原位剪切试验是一种研究观察现场原状土的抗剪性能的方法，相比于室内试验，其得出的结果更符合实际工程的技术要求。在进行现场原位剪切试验时，有时会遇到山区、高边坡或其他不利地质条件，这就使得常规的试验方法受到局限，尤其是在进行土样制备的过程中，普通的工具无法快速精确的制备试验所需的土样，而一些大型的机械设备又面临着搬运困难、能源供给不便等一系列问题。在进行土体大型原位剪切试验时，土样制备是一项必不可少的环节，原位剪切试验对土样的要求比较严格，土样的表面平整度需要满足要求，土样的尺寸误差要尽可能的小，如果采用常规工具、人工制备土样这种方法就不能保证土样表面的平整度与垂直度，土样的尺寸也不能精确控制，无法使得土样满足试验要求，进而使得试验得出的结果受到一定的影响。在山区半山坡、高速公路高边坡等不利条件下进行原位试验时，制备土样所需要的工具应当具备体积小、质量轻、无需能源供应、操作简单、方便携带、削切面光滑、尺寸控制精确、适用于多种土质的土样制备等特点。如何找到一种削土刀具来解决复杂工程条件下的原位试验土样制备问题是当下亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种原位剪切试验土样制备刀具，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种原位剪切试验土样制备刀具，包括刀架安装架、刀具固定架和刀具，刀架安装架包括水平固定架和垂直水平固定架设置的竖直固定架，竖直固定架上固定有竖直设置的导轨，刀具固定于刀具固定架上，刀具上固定有用于配合导轨滑动的滑槽，水平固定架为工字型安装架，导轨安装在工字型中间梁上，刀架安装架1工字型中间梁上设有水准器，刀架安装架上设有用于与地面固定的固定钉。

进一步的，竖直固定架两侧还设有套筒，套筒内设有固定杆，固定杆的顶部与刀具固定架之间连接有弹簧。

进一步的，导轨与刀架安装架上安装水准器所在平面垂直。

进一步的，导轨通过螺栓固定于刀架安装架，滑槽通过铆接或者螺栓连接固定在刀具上。

进一步的，滑槽内设有滑动钢珠。

进一步的，固定钉长度可调，固定钉安装在刀架安装架的四个角上。

进一步的，水平固定架和竖直固定架通过角件固定；竖直固定架两侧还设有斜拉件，斜拉件一端固定在竖直固定架一侧，另一端固定在水平固定架上。

进一步的，刀具背部设有刻度尺。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型一种原位剪切试验土样制备刀具，通过设置刀架安装架、刀具固定架和刀具，刀架安装架包括水平固定架和垂直水平固定架设置的竖直固定架，竖直固定架上固定有竖直设置的导轨，刀具固定于刀具固定架上，刀具上固定有用于配合导轨滑动的滑槽，水平固定架为工字型安装架，导轨安装在工字型中间梁上，刀架安装架工字型中间梁上设有水准器，刀架安装架上设有用于与地面固定的固定钉，利用合金框架通过角件连接成底部工字型、上部矩型的相互垂直结构，导轨的两端通过螺栓和角件分别安装在上部矩型框架和底部工字型框架上并保证导轨与水平面垂直，本装置能够方便快捷的实现土样侧面的整体削切，削切过的表面平整度高，并且能够更加精确地控制土样侧面的垂直度，保证土样侧面与水平面垂直，本装置操作简单，搬运方便，可以更加快速的制备土样，确保试验安全，提高试验效率，节省试验时间。

进一步的，合金框架的底部带有四个孔，在刀具进行调平后将土钉插入孔内并嵌入地面，达到加强刀具工作过程中整体稳定性的作用。

进一步的，在合金框架顶端安装套筒和固定杆，以弹簧连接固定杆顶部和刀架底部，保证刀具的使用安全以及对刀刃的保护。

进一步的，更加精确地控制土样的尺寸，利用刀具上的刻度可以保证在削切的过程中时时刻刻都可以控制土样的尺寸，防止土样出现较大的偏差。

附图说明

图1为本实用新型土样制备刀具正视图；

图2为本实用新型土样制备刀具俯视图；

图3为本实用新型土样制备刀具左视图；

图4为本实用新型土样制备工作状态图。

其中：1-刀架固定架；2-刀具；3-刀具固定架；4-滑槽；5-导轨；6-斜拉件；7-固定杆；8-弹簧；9-螺栓；10-角件；11-水准器；12-套筒；13-固定钉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1至图4所示，一种原位剪切试验土样制备刀具，包括刀架安装架 1、刀具固定架3和刀具2，刀架安装架1包括水平固定架和垂直水平固定架设置的竖直固定架，竖直固定架上固定有竖直设置的导轨5，刀具2固定于刀具固定架3上，刀具2上固定有用于配合导轨5滑动的滑槽4，水平固定架为工字型安装架，导轨5安装在工字型中间梁上，刀架安装架1工字型中间梁上设有水准器11，刀架安装架1上设有用于与地面固定的固定钉13，刀具2背部设有刻度尺，用于控制刀具下滑尺寸。

竖直固定架两侧还设有套筒12，套筒12内设有固定杆7，固定杆7的顶部与刀具固定架3之间连接有弹簧8；

导轨5与刀架安装架1上安装水准器11所在平面垂直；

导轨5通过螺栓9固定于刀架安装架1上，滑槽4通过铆接或者螺栓连接固定在刀具2上，

滑槽4内设有滑动钢珠，以减小滑槽4与导轨5之间的摩擦力；

固定钉13长度可调，固定钉13安装在刀架安装架1的四个角上；

水平固定架和竖直固定架通过角件10固定；

竖直固定架两侧还设有斜拉件6，斜拉件6一端固定在竖直固定架一侧，另一端固定在水平固定架上；以增强刀具的整体稳定性；

下面结合附图对本实用新型的结构原理和使用步骤作进一步说明：

具体实施过程中，刀架固定架1采用铝型材4040，水平固定架尺寸为：纵向500mm×2+横向960mm×1，竖直固定架尺寸为：竖向320mm×2+顶部横向960mm×1。刀具2长度为650mm，宽度为65mm，厚度为10mm。刀具固定架 3尺寸为：与刀刃连接处尺寸430mm×35mm；竖向长470mm，直径8mm；顶部横向长400mm，宽180mm，厚70mm。滑槽4尺寸为：450mm×350mm×450mm，凹槽为圆柱形，内径为15mm，滑槽内钢珠直径尺寸为2mm。导轨5尺寸为：长510mm，直径14mm。导轨5框架尺寸为：510mm。斜拉件6尺寸为：长320mm，直径8mm。固定杆7尺寸为：长700mm，直径25mm。弹簧8原长尺寸为：430mm，直径13mm。螺栓9型号为：M14。角件10为标准4040角件。套筒12外径25mm，内径20mm。土钉13尺寸为：长300mm，直径10mm上部扁平头直径50mm，厚度5mm。

土样制备刀具工作时，先将需要制备土样的场地整平并开挖土样轮廓(各边预留50mm以上)，而后将刀具放入槽内粗土样边缘处依靠水准泡11进行调平，调平完成后将固定钉13插入刀具底部的孔内并嵌入地下。完成刀具的固定后，提起刀具固定架3开始切土，一次性整平土样一个侧面，在切土的过程中时刻观察刀具2背部的刻度尺以控制土样的尺寸。刀具固定架3在下落的过程中采用人工按压的方式缓慢下落，当刀具2下落较困难时缓慢提起刀具固定架3清理浮土再次按压刀具固定架3令其缓慢下落切土，如此反复达到快速削切土样侧面的目的。