一种直接剪切仪的制作方法

本实用新型涉及地质工程技术领域，具体涉及一种直接剪切仪。

背景技术：

在冻土的力学研究过程中，冻土的直剪实验对冻土的力学性质是最基础的、必不可少的。但由于温度变化直接影响了冻土中的冰含量及未冻水含量的变化，从而严重影响冻土的力学性质，而且温度对冻土中冰含量和未冻水含量之间的转化极为敏感。对于上述问题，中国专利一种全自动冻土直剪仪(公开号：cn207336255u)提出了在剪切装置外部设置恒温箱，通过调整恒温箱的温度调节剪切盒的温度与冻土试样温度相同或相差在±1℃之内，保证在实验过程中冻土试样的性质不会受到温度的影响而发生过大的性质改变。但对冻土试样进行抗剪强度检测会产生较大的震动而影响外部的恒温箱的稳定性而影响检测的进行。

技术实现要素：

为解决现有技术问题，本实用新型通过设置带凹槽的底座，使箱体位于凹槽内部，在箱体的两侧设置水平减震装置，对箱体水平方向产生的震动进行减震；同时在箱体和凹槽底部之间设置竖直减震装置，提升了箱体在竖直方向上的减震效果，使箱体避免因进行冻土试样抗剪强度检测时而产生的震动而导致箱体出现不稳而影响检测。

本实用新型具体采用以下技术方案：

一种直接剪切仪，包括底座和箱体；

所述底座设置有凹槽，所述箱体设置在所述凹槽内；

所述箱体表面缠绕有用于对所述箱体进行降温的冷冻管，所述箱体上端设置有与所述箱体相配合的箱盖，所述箱体内设置有剪切装置和用于对所述箱体内温度进行检测的第一温度传感器，所述第一温度传感器固定在所述箱体的内壁上，所述第一温度传感器与控制器电连接，所述控制器与控制终端电连接；

所述箱体和所述凹槽的底面之间设置有用于对所述箱体进行竖直方向减震的竖直减震装置；所述竖直减震装置包括金属弹性板、第一弹簧以及压板；所述金属弹性板的两端分别与所述凹槽的两内侧壁固定连接；所述金属弹性板的弧型上端面与所述压板的下端相接触；所述箱体固定在所述压板的上端面；所述压板的两端与所述凹槽的两内侧壁固定连接；所述金属弹性板水平底部与所述凹槽的底面固定连接，所述第一弹簧的上端与所述金属弹性板的弧形底面固定连接，且所述第一弹簧的下端与所述凹槽固定连接；

所述箱体两侧中部对称设置有用于对所述箱体进行水平方向减震的水平减震装置，所述水平减震装置包括减震套筒和连接杆，所述减震套筒底部固定在所述凹槽的内侧壁上；所述减震套筒的内部设置有第二弹簧，所述连接杆的一端固定连接有与所述第二弹簧相对应的减震压块；所述连接杆的另一端与所述箱体的外侧壁固定相连。

进一步的方案是，所述金属弹性板的数量设置为多个，多个所述金属弹性板通过固定件相连。

进一步的方案是，所述剪切装置包括剪切盒、对所述剪切盒施加垂直压力的垂直液压动力装置，对所述剪切盒施加水平推力的水平液压动力装置，所述剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒上表面设置有用于检测所述剪切盒温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器电连接。

进一步的方案是，所述垂直液压动力装置包括第一液压缸，所述第一液压缸通过液压驱动装置驱动，所述第一液压缸的活塞杆端部连接有用于顶在所述上剪切盒顶部中心位置处并向所述剪切盒内的土壤试样施加垂直压力的垂直推力顶头，所述垂直推力顶头内安装有垂直压力传感器和垂直位移传感器，所述垂直压力传感器和所述垂直位移传感器均与所述控制器电连接。

进一步的方案是，所述水平液压动力装置包括固定设置于所述箱体底面上的第二液压缸，所述第二液压缸通过液压驱动装置驱动，所述第二液压缸的活塞杆端部连接有用于顶在所述下剪切盒的一侧壁并向所述剪切盒内的土壤试样施加水平推力的水平推力顶头，所述水平推力顶头内安装有水平压力传感器和水平位移传感器，所述水平压力传感器和所述水平位移传感器均与所述控制器电连接。

进一步的方案是，所述冷冻管的一端穿过所述凹槽的一侧内壁与外部的冷冻液箱的出液口相连，所述冷冻管的另一端穿过所述凹槽的另一侧内壁与所述冷冻液箱的进液口相连。

进一步的方案是，所述剪切盒的上方设置有支撑梁，所述支撑梁的两端与所述箱体的两内侧壁固定连接，所述第一液压缸固定在所述支撑梁的下端。

本实用新型的有益效果：

通过在剪切装置外设置箱体，并通过在箱体外表面缠绕有冷冻管，通过往冷冻管内通入冷冻盐水，并通过第一温度传感器检测箱体内温度，使箱体内温度维持在所需的较低范围内，保证箱体内冻土试样的冰含量及未冻水含量的不变化，不影响冻土试样的抗剪强度检测；

通过设置带凹槽的底座，使箱体位于凹槽内部，在箱体的两侧设置水平减震装置，对箱体水平方向产生的震动进行减震；同时在箱体和凹槽底部之间设置竖直减震装置，提升了箱体在竖直方向上的减震效果，使箱体避免因进行冻土试样抗剪强度检测时而产生的震动而导致箱体出现不稳而影响检测。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种直接剪切仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中箱体缠绕有冷冻管的结构示意图；

附图标注：1-底座；10-凹槽；2-箱体；20-冷冻管；21-箱盖；22-第一温度传感器；23-横梁；30-金属弹性板；300-固定件；31-第一弹簧；32-压板；40-减震套筒；41-连接杆；42-第二弹簧；43-减震压块；50-上剪切盒；51-下剪切盒；52-第二温度传感器；60-第一液压缸；61-垂直推力顶头；70-第二液压缸；71-水平推力顶头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-2所示，本实用新型的一个实施例公开了一种直接剪切仪，包括底座1和箱体2，底座1设置有凹槽10，箱体2设置在凹槽10内；箱体2表面缠绕有用于对箱体2进行降温的冷冻管20，箱体2上端设置有与箱体2相配合的箱盖21，箱体2内设置有剪切装置和用于对箱体2内温度进行检测的第一温度传感器22，第一温度传感器22固定在箱体2的内壁上，第一温度传感器22与控制器电连接，控制器与控制终端电连接；箱体2和凹槽10的底面之间设置有用于对箱体2进行竖直方向减震的竖直减震装置；竖直减震装置包括金属弹性板30、第一弹簧31以及压板32；金属弹性板30的两端分别与凹槽10的两内侧壁固定连接；金属弹性板30的弧型上端面与压板32的下端相接触；箱体2固定在压板32的上端面；压板32的两端与凹槽10的两内侧壁固定连接；金属弹性板30水平底部与凹槽10的底面固定连接，第一弹簧31的上端与金属弹性板30的弧形底面固定连接，且第一弹簧31的下端与凹槽10固定连接；箱体2两侧中部对称设置有用于对箱体进行水平方向减震的水平减震装置，水平减震装置包括减震套筒40和连接杆41，减震套筒40底部固定在凹槽10的内侧壁上；减震套筒40的内部设置有第二弹簧42，连接杆41的一端固定连接有与第二弹簧42相对应的减震压块43；连接杆41的另一端与箱体2的外侧壁固定相连。箱体在竖直方向产生的震动能量经压板传递到金属弹性板，金属弹性板通过形变吸收一部分震动能量，在金属弹性板形变的过程中会压迫第一弹簧，使第一弹簧发生形变，在第一弹簧形变的同时吸收部分震动能量，实现箱体在竖直方向的震动能量吸收，同时箱体在水平方向产生的震动能量传递可给通过连接杆传递给减震压块和第二弹簧上，最终将能量传递到凹槽内壁并被内壁吸收；通过往缠绕在箱体外表面的冷冻管内通入冷冻盐水，并通过第一温度传感器检测箱体内温度，使箱体内温度维持在所需较低范围内，保证箱体内冻土试样的冰含量及未冻水含量的不变化。

在本实施中，金属弹性板30的数量设置为多个，多个金属弹性板30通过固定件300相连。可增强金属弹性板吸收震动能量的能力。

在本实施中，剪切装置包括剪切盒、对剪切盒施加垂直压力的垂直液压动力装置，对剪切盒施加水平推力的水平液压动力装置，剪切盒包括上剪切盒50和下剪切盒51，上剪切盒50上表面设置有用于检测剪切盒温度的第二温度传感器52，第二温度传感器52与控制器电连接。通过设置垂直液压动力装置和水平液压动力装置，对装有冻土试样进行施加垂直压力和水平推力，使动土试样沿上下盒水平接触面发生剪切位移直至破坏，实现对冻土试样的抗剪强度检测。

在本实施中，垂直液压动力装置包括第一液压缸60，第一液压缸60通过液压驱动装置驱动，第一液压缸60的活塞杆端部连接有用于顶在上剪切盒50顶部中心位置处并向剪切盒内的土壤试样施加垂直压力的垂直推力顶头61，垂直推力顶头61内安装有垂直压力传感器和垂直位移传感器，垂直压力传感器和垂直位移传感器均与控制器电连接。通过设置第一液压缸对上剪切盒施加竖直推力，消除由手动动力施加竖直推力所引起的误差。

在本实施中，水平液压动力装置包括固定设置于箱体2底面上的第二液压缸70，第二液压缸通过液压驱动装置驱动，第二液压缸70的活塞杆端部连接有用于顶在下剪切盒51的一侧壁并向剪切盒内的土壤试样施加水平推力的水平推力顶头71，水平推力顶头71内安装有水平压力传感器和水平位移传感器，水平压力传感器和水平位移传感器均与控制器电连接。通过设置第二液压缸对下剪切盒施加水平推力，消除由手动动力施加水平推力所引起的误差。

在本实施中，冷冻管20的一端穿过凹槽10的一侧内壁与外部的冷冻液箱的出液口相连，冷冻管20的另一端穿过凹槽10的另一侧内壁与冷冻液箱的进液口相连。使冷冻管与其他结构形成一个整体。

在本实施中，剪切盒的上方设置有支撑梁23，支撑梁23的两端与箱体2的两内侧壁固定连接，第一液压缸60固定在支撑梁23的下端。对第一液压缸进行固定。

最后说明的是，以上仅对本实用新型具体实施例进行详细描述说明。但本实用新型并不限制于以上描述具体实施例。本领域的技术人员对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本实用新型范围内。