冻土接触面曲面剪切力测试装置的制作方法

1.本发明涉及一种冻土接触面曲面剪切力测试装置。


背景技术：

2.现阶段，岩土工程领域里冻土以及冻土结构物的接触面剪切试验没有专门的剪切仪器，一般情况下是采用直剪仪来进行直剪试验，但是采用直剪仪来做冻土及冻土结构物的接触面剪切试验存在很多的问题。首先，直剪仪无法保证试样在剪切时保持温度恒定不变；其次，直剪仪剪切面是一个平面，不能对曲面进行剪切，所以目前没有办法进行钢管与冻土接触面间的曲面剪切力测试。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有存在的上述不足，本发明提供一种冻土接触面曲面剪切力测试装置。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种冻土接触面曲面剪切力测试装置，其包括冷媒循环机构、剪切盒体和半圆柱体，所述剪切盒体的顶部具有用于容纳冻土的容纳槽，所述半圆柱体位于所述剪切盒体的上方并用于挤压位于所述容纳槽内的冻土，所述冷媒循环机构设置于所述剪切盒体和所述半圆柱体之间并用于冷却位于所述容纳槽内的冻土。
6.进一步地，所述剪切盒体包括有下剪切盒和两个挡板，两个所述挡板分别位于所述下剪切盒的两侧，两个所述挡板的底部均连接于所述下剪切盒，且两个所述挡板与所述下剪切盒之间形成所述容纳槽，两个所述挡板的顶部均具有凹槽，所述半圆柱体的底部抵靠于两个所述凹槽内。
7.进一步地，所述剪切盒体还包括有限位部，所述限位部连接于所述下剪切盒上，所述挡板的底部抵靠于所述限位部。
8.进一步地，所述冷媒循环机构包括有第一冷媒组件，所述第一冷媒组件包括有第一半圆形件、第一冷媒进口和第一冷媒出口，所述第一半圆形件位于所述容纳槽的底部，所述第一冷媒进口和所述第一冷媒出口分别连接于所述第一半圆形件的两端，所述第一半圆形件内具有第一空腔，所述第一冷媒进口和所述第一冷媒出口均与所述第一空腔相连通。
9.进一步地，所述第一冷媒组件还包括有若干个第一隔板，若干个所述第一隔板均沿所述第一半圆形件的轴向方向间隔设置在所述第一空腔内，且所述第一空腔通过若干个所述第一隔板的分隔形成有第一冷媒通道，所述第一冷媒通道的两端分别连通于所述第一冷媒进口和所述第一冷媒出口。
10.进一步地，所述冷媒循环机构包括有第二冷媒组件，所述第二冷媒组件包括有第二半圆形件、第二冷媒进口和第二冷媒出口，所述第二半圆形件设置于所述半圆柱体的底部，所述第二冷媒进口和所述第二冷媒出口分别连接于所述第二半圆形件的两端，所述第二半圆形件内具有第二空腔，所述第二冷媒进口和所述第二冷媒出口均与所述第二空腔相
连通。
11.进一步地，所述第二冷媒组件还包括有若干个第二隔板，若干个所述第二隔板均沿所述第二半圆形件的轴向方向间隔设置在所述第二空腔内，且所述第二空腔通过若干个所述第二隔板的分隔形成有第二冷媒通道，所述第二冷媒通道的两端分别连通于所述第二冷媒进口和所述第二冷媒出口。
12.进一步地，所述冻土接触面曲面剪切力测试装置还包括有弯曲顶杆，所述弯曲顶杆连接于所述半圆柱体，所述剪切盒体的底部具有若干个滑槽。
13.本发明的有益效果在于：通过冷媒循环机构能够实现容纳槽内的冻土在剪切过程中仍能保持温度恒定；同时，通过半圆柱体能够对曲面进行剪切，从而保证了冻土接触面间的曲面剪切力测试。
附图说明
14.图1为本发明实施例的冻土接触面曲面剪切力测试装置的主视结构示意图。
15.图2为本发明实施例的冻土接触面曲面剪切力测试装置的右视结构示意图。
16.图3为本发明实施例的冻土接触面曲面剪切力测试装置的俯视结构示意图。
17.附图标记说明：
18.剪切盒体 1
19.容纳槽 11
20.下剪切盒 12
21.挡板 13
22.限位部 14
23.滑槽 15
24.半圆柱体 2
25.冷媒循环机构 3
26.第一冷媒组件 31
27.第一半圆形件 311
28.第一冷媒进口 312
29.第一冷媒出口 313
30.第一隔板 314
31.第二冷媒组件 32
32.第二半圆形件 321
33.第二冷媒进口 322
34.第二冷媒出口 323
35.第二隔板 324
36.弯曲顶杆 4
具体实施方式
37.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
38.如图1、图2和图3所示，本实施例公开了一种冻土接触面曲面剪切力测试装置，该
冻土接触面曲面剪切力测试装置包括剪切盒体1、半圆柱体2和冷媒循环机构3，剪切盒体1的顶部具有用于容纳冻土的容纳槽11，半圆柱体2位于剪切盒体1的上方并用于挤压位于容纳槽11内的冻土，冷媒循环机构3设置于剪切盒体1和半圆柱体2之间并用于冷却位于容纳槽11内的冻土。
39.将一定质量配制好的冻土装入容纳槽11内，利用工具将其压密实，将半圆柱体2放置到剪切盒体1的上方并加压使多余的冻土挤出并清理掉，冻土接触面曲面剪切力测试装置在剪切测试过程中时，将一定温度的冷媒接到冷媒循环机构3，通过冷媒循环机构3在剪切盒体1和半圆柱体2之间并能够对剪切盒体1和半圆柱体2之间的冻土进行换热冷却，使得容纳槽11内的冻土在剪切过程中仍能保持温度恒定。同时，半圆柱体2的底面为曲面，从而实现对冻土进行曲面剪切，从而保证了冻土接触面间的曲面剪切力测试。本发明实施例的冻土接触面曲面剪切力测试装置，不在需要恒温箱来使试样达到设定温度，也不需要在剪切过程中对试样采取保温措施，通过本身的冷媒循环机构3即可形成冻土并保持测试过程中冻土体的稳定性。
40.剪切盒体1包括有下剪切盒12和两个挡板13，两个挡板13分别位于下剪切盒12的两侧，两个挡板13的底部均连接于下剪切盒12，且两个挡板13与下剪切盒12之间形成容纳槽11，两个挡板13的顶部均具有凹槽，半圆柱体2的底部抵靠于两个凹槽内。下剪切盒12的顶部具有向下凹陷的空腔，通过在下剪切盒12的两侧安装设置两个挡板13，从而形成了容纳槽11并用于容纳冻土来进行剪切。同时，两个挡板13的顶部的凹槽与半圆柱体2的底部相匹配，在测试时，剪切盒体1相对于半圆柱体2沿半圆柱体2的长度方向来回移动，从而实现冻土接触面曲面剪切力测试装置对冻土接触面间的曲面剪切力测试。其中，在本实施例中，半圆柱体2的底面形状呈半圆形状，凹槽也是一个半圆形的形状，下剪切盒12的顶部也是具有一个半圆形空腔。
41.剪切盒体1还包括有限位部14，限位部14连接于下剪切盒12上，挡板13的底部抵靠于限位部14。限位部14具有定位作用，挡板13在安装时将抵靠于限位部14的顶部，对挡板13起到限制定位作用，之后通过紧固件将挡板13固定安装在下剪切盒12上。冻土接触面曲面剪切力测试装置还包括有弯曲顶杆4，弯曲顶杆4连接于半圆柱体2，剪切盒体1的底部具有若干个滑槽15。弯曲顶杆4用于固定安装，从而实现半圆柱体2的固定，剪切盒体1的滑槽15用于与现有的直剪仪设备相连接，使得剪切盒体1能够沿滑槽15的长度方向来回移动，从而实现了曲面剪切力测试。
42.冷媒循环机构3包括有第一冷媒组件31，第一冷媒组件31包括有第一半圆形件311、第一冷媒进口312和第一冷媒出口313，第一半圆形件311位于容纳槽11的底部，第一冷媒进口312和第一冷媒出口313分别连接于第一半圆形件311的两端，第一半圆形件311内具有第一空腔，第一冷媒进口312和第一冷媒出口313均与第一空腔相连通。第一冷媒组件31设置在容纳槽11内，第一冷媒组件31与外部的冷媒供应系统相连通，冷媒将通过第一冷媒进口312进入至第一半圆形件311的第一空腔内，冷媒将在第一空腔内流动，并通过第一冷媒出口313被排出，从而能够对容纳槽11内的冻土进行换热冷却。其中，第一半圆形件311可以与下剪切盒12之间连为一体，第一冷媒进口312和第一冷媒出口313都设置于下剪切盒12的正面。
43.第一冷媒组件31还包括有若干个第一隔板314，若干个第一隔板314均沿第一半圆
形件311的轴向方向间隔设置在第一空腔内，且第一空腔通过若干个第一隔板314的分隔形成有第一冷媒通道，第一冷媒通道的两端分别连通于第一冷媒进口312和第一冷媒出口313。若干个第一隔板314均安装与第一空腔内并间隔设置，在相邻两个第一隔板314中，其中一个第一隔板314的顶部和底部都与第一半圆形件311相连接，第一隔板314中朝向下剪切盒12的正面的一端与第一半圆形件311相连接，第一隔板314中朝向下剪切盒12的背面的一端与第一半圆形件311不连接并形成冷媒通口，另一个第一隔板314的顶部和底部也都与第一半圆形件311相连接，第一隔板314中朝向下剪切盒12的正面的一端与第一半圆形件311不连接并形成冷媒通口，第一隔板314中朝向下剪切盒12的背面的一端与第一半圆形件311相连接，通过若干个第一隔板314使得第一空腔内形成了蛇形的第一冷媒通道，第一冷媒进口312和第一冷媒出口313分别连通于第一冷媒通道的两端，从而实现冷媒在第一空腔内流动的长度非常长，大大提高了第一冷媒组件31的冷却效果。
44.冷媒循环机构3包括有第二冷媒组件32，第二冷媒组件32包括有第二半圆形件321、第二冷媒进口322和第二冷媒出口323，第二半圆形件321设置于半圆柱体2的底部，第二冷媒进口322和第二冷媒出口323分别连接于第二半圆形件321的两端，第二半圆形件321内具有第二空腔，第二冷媒进口322和第二冷媒出口323均与第二空腔相连通。第二冷媒组件32设置在半圆柱体2的底部，第二冷媒组件321与外部的冷媒供应系统相连通，冷媒将通过第二冷媒进口322进入至第二半圆形件321的第二空腔内，冷媒将在第二空腔内流动，并通过第二冷媒出口323被排出，从而能够对位于容纳槽11顶部的冻土进行换热冷却。其中，第二半圆形件321可以与半圆柱体2之间连为一体，半圆柱体2可以为半圆柱形钢管，半圆柱形钢管内部具有空腔，利用半圆柱形钢管内部的空腔来制作第二冷媒组件32，使得冷媒将流入至半圆柱形钢管内并对下方的冻土实现冷却。
45.第二冷媒组件32还包括有若干个第二隔板324，若干个第二隔板324均沿第二半圆形件321的轴向方向间隔设置在第二空腔内，且第二空腔通过若干个第二隔板324的分隔形成有第二冷媒通道，第二冷媒通道的两端分别连通于第二冷媒进口322和第二冷媒出口323。通过若干个第二隔板324均安装与第二空腔内并间隔设置，若干个第二隔板324在第二空腔内的设置方式可以与若干个第一隔板314在第一空腔内的设置方式相同，使得使得第二空腔内形成了蛇形的第二冷媒通道，第二冷媒进口322和第二冷媒出口323分别连通于第二冷媒通道的两端，从而实现冷媒在第二空腔内流动的长度非常长，大大提高了第二冷媒组件32的冷却效果。
46.本实施例的冻土接触面曲面剪切力测试装置在测试时，先将一定质量配制好的土装入容纳槽11，利用工具将其压密实，再将半圆柱体2放置到剪切盒体1上部并加压使多余的土挤出并清理掉，之后在下剪切盒12上部加一定的荷载，将一定温度的冷媒接到第一冷媒进口312和第二冷媒进口322进行循环，待温度降到设定温度，将冻土接触面曲面剪切力测试装置放置到直剪仪上，加上垂直荷载，将百分表归零，转动手轮调整到剪切盒体1刚好接触到刚环，开动直剪仪进行剪切试验，并记录数据，在测试过程中通过冷媒循环机构3来保持冻土体温度的稳定。
47.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。