一种可视化剪切盒

1.本实用新型涉及土工测试仪器技术领域，尤其涉及一种可视化剪切盒。


背景技术：

2.直接剪切实验是测定土体抗剪强度的一种常用的、由来已久而又最简单的方法。直接剪切实验的原理是根据库伦定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比，将同一种土制备成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，最终得到土样剪坏时的剪应力，之后根据剪切定律得到土体的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角进而可以估算地基承载力，评价地基稳定性，计算挡土墙土压力等。
3.中型直接剪切试验中用到的主要仪器为中型直接剪切试验仪，剪切试验仪的核心部分为剪切盒，剪切盒主要由上盒和下盒组成，在放入试样之后，通过固定插销、承压板等构件构成一个封闭盒体。由于以往常规剪切盒封闭的“黑盒”现象，试验人员无法在剪切过程中观察和监测到土样中土颗粒的翻转、偏移等运动情况以及土样剪切带的发展变化情况，只能在剪切结束之后打开剪切盒才能看到土样最终发生剪切破坏之后的形态。通过常规封闭式剪切盒进行直接剪切试验无法直观观测到土样剪切过程中土颗粒及剪切带的细观变化，而在剪切过程中剪切盒内土颗粒的翻转、偏移，以及土样剪切带的发展破坏等细观变化对于更加直观深入的研究土体的宏细观力学特性具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种可视化剪切盒，在剪切过程中通过可视化窗口可以实时观察和监测剪切盒内土颗粒的翻转、偏移，土样剪切带的发展破坏等细观变化。
5.本实用新型提供了一种可视化剪切盒，包括剪切上盒1和剪切下盒2，所述剪切上盒包括承压板3和上盒体，所述剪切下盒2包括底板5和下盒体，所述剪切上盒1和剪切下盒2共同围成长方体结构的剪切盒，所述剪切盒的盒体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁，所述前侧壁和后侧壁设置有可视化窗口，所述可视化窗口的位置可拆卸安装有钢化玻璃板11。
6.优选的，所述前侧壁开有钢化玻璃板放置槽13，所述钢化玻璃板11由所述钢化玻璃板放置槽13进入所述可视化窗口的位置，所述钢化玻璃板11的尺寸大于所述可视化窗口的尺寸。
7.优选的，所述后侧壁与所述前侧壁的结构相同。
8.优选的，所述可视化窗口整体的尺寸为200mm
×
200mm。
9.优选的，所述钢化玻璃板11的尺寸为：宽150mm、长度为295mm、厚度为9.5mm。
10.优选的，在所述左侧壁外安装有上下盒连接板7，所述上下盒连接板7设置在所述剪切上盒1和剪切下盒2的接缝处，所述上下盒连接板7由插销8 连接。
11.优选的，所述左侧壁外连接有防倾斜稳定板4，还包括穿过所述防倾斜稳定板4的上盒支撑杆12。
12.优选的，还包括连接所述底板5和下盒体的固定板6，所述固定板6设置于所述底板5和下盒体的左侧壁外壁。
13.优选的，所述左侧壁与前侧壁、左侧壁与后侧壁之间由螺丝10连接。
14.本实用新型提供了一种可视化剪切盒，包括剪切上盒1和剪切下盒2，所述剪切上盒包括承压板3和上盒体，所述剪切下盒2包括底板5和下盒体，所述剪切上盒1和剪切下盒2共同围成长方体结构的剪切盒，所述剪切盒的盒体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁，所述前侧壁和后侧壁设置有可视化窗口，所述可视化窗口的位置可拆卸安装有钢化玻璃板11。本实用新型提供的剪切盒前侧壁和后侧壁均开设有可视化窗口，所述可视化窗口处安装有钢化玻璃板，所述钢化玻璃板高透光、韧性好，可以在剪切过程中实时观察和记录土样中土颗粒的翻转、偏移等细观变化，以及土样剪切带的发展破坏情况，可以为宏细观尺度上研究土体的抗剪强度影响因素提供试验依据，可应用于民用建筑、工业建筑、道路、桥梁及铁路等领域。
附图说明
15.图1为本实施例中剪切盒的整体结构示意图；
16.图2为本实施例中剪切盒的左侧视图；
17.图3为本实施例中剪切盒的俯视图；
18.图4为本实施例中剪切盒的承压板示意图；
19.图5为本实施例中剪切盒的上盒支撑杆的示意图；
20.图6为本实施例中剪切盒的插销的示意图；
21.图中1为剪切上盒，2为剪切下盒，3为承压板，4为防倾斜稳定板，5 为底板，6为下盒与底板间的固定板，7为上下盒连接板，8为插销，9-1为第一钢板，9-2为第二钢板，10为螺丝，11为钢化玻璃板，12为上盒支撑杆， 13为玻璃板放置槽。
具体实施方式
22.本实用新型提供了一种可视化剪切盒，包括剪切上盒1和剪切下盒2，所述剪切上盒包括承压板3和上盒体，所述剪切下盒2包括底板5和下盒体，所述剪切上盒1和剪切下盒2共同围成长方体结构的剪切盒，所述剪切盒的盒体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁，所述前侧壁和后侧壁设置有可视化窗口，所述可视化窗口的位置可拆卸安装有钢化玻璃板11。
23.本实用新型提供的可视化剪切盒包括剪切上盒1，所述剪切上盒1为上下开口的四方体结构盒体，包括上盒前侧壁、上盒左侧壁、上盒右侧壁和上盒后侧壁，在所述上盒前侧壁设置有上可视化窗口；
24.本实用新型提供的可视化剪切盒包括剪切下盒2，所述剪切下盒2包括下盒体和底板5，所述下盒体包括下盒前侧壁、下盒左侧壁、下盒后侧壁和下盒右侧壁，所述下盒前侧壁设置有下可视化窗口；
25.在本实用新型中，所述上盒前侧壁和下盒前侧壁构成剪切盒的前侧壁，所述上盒左侧壁和下盒左侧壁构成剪切盒的左侧壁，所述上盒右侧壁和下盒右侧壁构成剪切盒的右侧壁，所述上盒后侧壁和下盒后侧壁构成剪切盒的后侧壁，所述上可视化窗口和下可视化
窗口构成所述可视化窗口，所述可视化窗口位于所述前侧壁的中心位置，与所述前侧壁同中心；在本实用新型的一个实施例中，所述可视化窗口的尺寸为200mm
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200mm。
26.在本实用新型中，所述可视化窗口处可拆卸安装有钢化玻璃板11。在本实用新型中，所述钢化玻璃板11分为上钢化玻璃板和下钢化玻璃板，所述上钢化玻璃板对应所述上可视化窗口，所述下钢化玻璃板对应所述下可视化窗口。
27.在本实用新型的实施例中，所述前侧壁设置有钢化玻璃板放置槽13，所述钢化玻璃板11由所述钢化玻璃板放置槽13进入到所述可视化窗口的位置，所述钢化玻璃板11的尺寸大于所述可视化窗口的尺寸。在本实用新型的一个实施例中，所述钢化玻璃板11由上钢化玻璃板和下钢化玻璃板构成，所述上钢化玻璃板和下钢化玻璃板的尺寸均为：宽150mm、长度为295mm、厚度为 9.5mm。
28.在本实用新型的实施例中，所述前侧壁和后侧壁的结构相同。
29.在本实用新型的实施例中，还包括与所述钢化玻璃板11配套使用的钢板，所述钢板的尺寸与所述钢化玻璃板11的尺寸相同，用于在制样时替换钢化玻璃板11使用。本实施例中，剪切盒的可视化窗口处的钢化玻璃板11具有可拆卸功能，制样前在剪切盒的可视化窗口处先放入和钢化玻璃板11同尺寸的钢板，防止钢化玻璃板在制样过程中发生破碎，在制样后再用四块钢化玻璃板11替换钢板，进而构成可视化剪切盒。
30.在本实用新型中，所述钢化玻璃板11具有耐用性和高清晰度，在放入上盒的钢化玻璃板11后，为保证剪切过程中玻璃板的稳定性，通过透明胶带将钢化玻璃板11与前侧壁以及后侧壁的第一钢板9-1粘接和固定。
31.本实用新型提供的可视化剪切盒还包括与所述钢化玻璃板配套使用的真空吸盘，用于在取出或放入钢化玻璃板提供辅助，具体为：利用所述真空吸盘对钢化玻璃板的吸力将所述钢化玻璃板沿所述钢化玻璃板放置槽取出或放入。在本实用新型的实施例中，所述真空吸盘的直径为5cm。
32.在本实用新型的实施例中，所述钢化玻璃板11可拆卸安装，可以保证钢化玻璃板在剪切试验中的循环使用。
33.在本实用新型中，所述左侧壁的外壁还连接有上下盒连接板7，所述上下盒连接板7包括上连接板和下连接板，所述上连接板设置在所述上左侧壁的外壁，所述下连接板设置在所述下左侧壁的外壁，所述上下盒连接板7设置在所述剪切上盒1和剪切下盒2的接缝处，所述上下盒连接板7由插销8连接。在本实用新型的实施例中，所述上下盒连接板7设置在所述左侧壁的中心位置。在本实用新型的实施例中，所述插销8的结构如图6所示。
34.在本实用新型的实施例中，所述上左侧壁的外壁连接有防倾斜稳定板4，所述防倾斜稳定板4设置有螺孔，上盒支撑杆12穿过所述螺孔。在本实用新型中，所述防倾斜稳定板4的数量为两个，对称分布在所述上左侧壁的外壁上；对应的所述上盒支撑杆12的数量也为两个。在本实用新型的实施例中，所述上盒支撑杆12的结构如图5所示。
35.在本实用新型的实施例中，所述剪切盒还包括连接所述底板5和剪切下盒2的固定板6，所述固定板6设置于所述底板5和左侧壁的外壁。
36.本实用新型实施例中，所述左侧壁的结构如图2所示。
37.在本实用新型的实施例中，所述左侧壁与前侧壁、左侧壁与后侧壁之间由螺丝10连接。
38.在本实用新型的实施例中，所述剪切下盒2的上盖为承压板3，如图4所示。在本实用新型的实施例中，所述承压板3的尺寸为：宽295mm、长295mm、厚10mm，略小于剪切盒内径，以保证施加法向压力之后完全传递给土样。
39.在本实用新型的实施例中，所述剪切上盒1的上盒体和剪切下盒2的盒下体构成相同，都由前侧和后侧两块第一钢板9-1，及左侧和后侧的两块第二钢板9-2及螺丝10连接成一个整体。所采用的剪切上盒和剪切下盒的盒体均由不锈钢材构成，防止土样中所含水分对剪切盒的锈蚀，保证了剪切盒的持久耐用性能。在本实用新型的实施例中，所述第一钢板9-1的尺寸为：宽 150mm、长300mm、厚15mm，所述第二钢板9-2的尺寸为：宽150mm、长 340mm、厚15mm，剪切盒内部空间尺寸为300mm
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300mm
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300mm。
40.本实施例中，所述剪切盒的连接和支撑件均位于剪切盒的外壁，上下盒连接板7、剪切下盒2与底板5的固定板6都通过内六角螺丝连接及固定，便于拆卸和组装；在整个剪切盒内部没有凸出部分，不会影响到土样的击实制备过程。
41.以某粗粒土试样为例，按照《水利水电粗粒土试验规程》(dl/t 5356-2006) 进行不固结快剪试验，先计算并称取试验所需的试验重量，将称取好的试样拌匀之后分3层装入剪切盒内(此时剪切盒可视化窗口处安装的为钢板)，每一层土样在击实之后都进行凿毛处理再放入下一层土样，剪切面避开装填层面，并位于装填层中部，在土样装填击实完毕之后，在剪切上盒1顶部放上承压板3，施加法向压力之后，拔除连接上下剪切盒的插销8，之后用四块钢化玻璃板11替换可视化窗口的四块与钢化玻璃板同尺寸的钢板，在取出钢板时通过直径5cm的真空吸盘拿出，在放入钢化玻璃板时也通过真空吸盘辅助，在放入上盒的钢化玻璃板11后，为保证剪切过程中玻璃板的稳定性，通过透明胶带将放入后的钢化玻璃板与剪切盒前侧壁以及后侧壁的第一钢板9-1粘接和固定，随后将剪切盒固定在直接剪切仪上，将上盒支撑杆12穿过上盒的防倾斜稳定板4的螺孔，并用两个螺母上下固定，之后施加水平荷载开始剪切，在土样发生剪切破坏之后即获得目标土体试样的抗剪强度指标。
42.本实施例中，剪切时所述上盒支撑杆12固定保持剪切上盒1不动，左侧壁的剪切下盒中心由水平推杆沿着x轴正方向推动剪切下盒2开始剪切，所述剪切上盒1的两个防倾斜稳定板4通过带有螺纹的上盒支撑杆12和两个螺丝上下两侧固定，上盒支撑杆直径9mm，螺母尺寸略大于上盒支撑杆12，通过上盒支撑杆12和螺母的固定可以防止在剪切过程中由于产生剪切位移使上盒临空而导致剪切上盒的倾斜。
43.本实用新型提供的可视化剪切盒操作简洁明了，可应用于民用建筑、工业建筑、道路、桥梁及铁路等领域，是目前测定细粒土、含粗粒土、粗粒土等不同颗粒组成土样抗剪强度指标的最实用性选择；所述可视化剪切盒为内径300mm
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300mm
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300mm的立方体，可以进行最大颗粒粒径在60mm的土体抗剪强度的测定，更加符合工程实际；所采用的可视化窗口由高透光性钢化玻璃组成，可以在剪切过程中实时观察和记录土样中土颗粒的翻转、偏移等细观变化图像，以及土样剪切带的发展破坏情况，可以为宏细观尺度上研究土体的抗剪强度影响因素提供试验依据。
44.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。