一种可控温的土工直剪仪

本技术涉及岩土工程剪切试验，实现了一种可控温的剪切试验装置，适用与冻土的直剪试验，通过对剪切盒的控温使土体在剪切时处于一个稳定的温度。

背景技术：

1、土与结构接触面力学试验是研究土与结构接触面力学规律的重要手段之一，学者们利用多种仪器设备在该领域开展了相关研究。其中，直剪试验是土力工程中测试土体抗剪强度的试验之一。

2、冻土指的是零摄氏度以下，含有水、冰、空气及土壤的多孔多相的物质，在全球及我国分布广泛。冻土会随着温度变化而发生冻胀融沉，并且冻土的强度易受到温度变化的影响而发生改变。其中，冻土的剪切强度是评价冻土区工程安全的重要参数。

3、目前的直剪仪通常不能控制剪切时的温度，冻土在剪切过程中已开始融化，导致冻土的剪切强度产生误差。或者在剪切冻土时，将直剪仪放置在较大的控温环境中进行，但制冷要求较大功率，导致剪切成本过高。因此，有必要提出一种结构简单的温控剪切装置，解决冻土在剪切过程中的融化的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的内容，本实用新型提供了一种可控温的土工直剪仪，克服了上述现有技术之不足，将冷浴设备与剪切盒相结合，实现剪切时的控温，解决冻土在剪切过程中的融化问题。

2、本实用新型采用的技术方案如下。

3、一种可控温的土工直剪仪包括：推动装置、剪切盒、控温装置、测量装置；

4、所述推动装置包括推动电机(5)、推动杆(23)、变速箱(14)，其中推动电机(5)通过推动杆(12)推动外盒体(10)，在侧边配有变速箱(14)控制转速。

5、所述剪切盒包括上剪切盒(1)、下剪切盒(2)和外盒体(10)，并且上剪切盒(1)和下剪切盒(2)的内壁镂空，通过导管(13)与循环水浴箱(3)相连。外盒体(10)与下剪切盒(10)相连并通过螺栓固定。

6、所述控温装置的包括循环水浴箱(3)和导管(13)，循环水浴箱(3)通过导管(13)与上剪切盒(1)、下剪切盒(2)相连；

7、所述测量装置包括量力环(6)、限位器(7)及位移传感器(15)，量力环(6)的内放有位移传感器(15)，限位器(7)放在量力环(6)的后调节位置，使接触杆(16)与上剪切盒(1)接触；移传感器(15)连接电脑或数采装置记录剪切时位移变化别换算出剪切强度。

8、具体的：

9、所述的上剪切盒(1)与下剪切盒(2)的内壁镂空，循环水从a端流进内壁，再从b端流出形成一个通路，利用所述的循环水浴箱(3)进行控温。

10、所述的外盒体(10)下端有凹槽与滑轨(8)的规格相同，中间放有铁珠，可减小剪切过程中产生的摩擦力。

11、所述的循环水浴箱(3)共有4个端口，其中有2个进水端，2个出水端，分别通过导管(13)连接在上剪切盒(1)和下剪切盒(2)上，加入的循环液是低凝固点液体，如：乙醇、乙二醇、丙三醇等。

12、所述量力环(6)的内有位移传感器(15)可以连接数采装置记录剪切时位移变化别换算出剪切强度，接触杆(16)与上剪切盒(1)的尾端接触，限位器(7)放在量力环(6)的后可调节位置。

13、所述上剪切盒(1)、下剪切盒(2)及外盒体(10)为全铜制作，能够保障实验过程中温度均匀，降温速率较快。

14、有益效果

15、本实用新型操作方便，使用效果好且成本低，可以在剪切过程中控制不同的温度变化，解决了冻土在直剪过程中融化的问题。

16、本实用新型采用位移传感器记录量力环的变化并且通过连接电脑或数采装置记录剪切时位移变化别换算出剪切强度。实验所需数据都是通过数据采集仪上传到电子计算机，很大程度上避免了人为读数所带来的误差，使实验数据更加准确。

技术特征：

1.一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述的可控温的土工直剪仪包括：推动装置、剪切盒、控温装置、测量装置；其特征在于，所述剪切盒的内壁镂空，通过循环水浴箱进行水浴控温；测量装置采用位移传感器记录量力环的变化再通过电脑或数采装置记录剪切时位移变化换算出剪切强度。

2.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述推动装置的推动电机(5)通过推动杆(12)与外盒体(10)相接触，并与变速箱(14)相连。

3.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述剪切盒包括上剪切盒(1)、下剪切盒(2)及外盒体(10)，所述上剪切盒(1)对应位于所述下剪切盒(2)的顶部，并且上剪切盒(1)上方有传压板(4)，并通过插销(11)与下剪切盒(2)固定，下剪切盒(2)的外侧设有外盒体(10)。

4.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述控温装置的循环水浴箱(3)通过导管(13)与上剪切盒(1)、下剪切盒(2)相连。

5.根据权利要求1所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，所述测量装置包括量力环(6)、限位器(7)及位移传感器(15)，量力环(6)的中心放有位移传感器(15)，限位器(7)放在量力环(6)的后调节位置，使接触杆(16)与上剪切盒(1)接触。

6.根据权利要求2所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，推动电机(5)通过推动杆(12)与外盒体(10)接触并推动剪切盒，变速箱(14)在推动电机(5)侧边可控制其转速。

7.根据权利要求3所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，上剪切盒(1)和下剪切盒(2)的内壁镂空可进行水浴控温。

8.根据权利要求4所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，循环水浴箱(3)通过导管(13)与上剪切盒(1)、下剪切盒(2)相连。

9.根据权利要求5所述的一种可控温的土工直剪仪，其特征在于，量力环(6)上设置了位移传感器(15)可检测量力环(6)的形状变化，并换算出剪切强。

技术总结
本技术涉及一种可控温的土工直剪仪，属于土工试验分析技术领域，提供了一种可控温的土工直剪仪，用于对土体进行剪切试验，包括：推动装置、剪切盒、控温装置和测量装置。推动装置用于为剪切盒组件提供加载，采用电动机并配有变速箱可用不同速率进行剪切；控温装置采用循环水浴箱，通过导管连接到剪切盒上，对上剪切盒和下剪切盒进行快速控温；测量装置包括量力环、传感器与数采仪。本技术操作简便，解决了现有技术中必须在负温恒温环境中完成冻土剪切的问题，可减少试样冻结阶段的仪器占用时间，缩短试验周期，同时采用了数采仪读数避免了人为读数带来的误差，使实验数据更加准确。

技术研发人员：黄健,晏忠瑞,万旭升,路建国
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：20230403
技术公布日：2024/1/12