直剪试验仪是整体可拆卸的，使用时，将反 力钢架1、剪切盒2、水平加载油缸3和竖向加载油缸4等在现场组装起来，利用反力钢架1 为水平加载油缸3和竖向加载油缸4提供反力支撑，这样，可以通过水平加载油缸3向剪切 盒2内的原位试样施加测试用的剪切力，并通过竖向加载油缸4向原位试样施加竖向的力， 以模拟原始的竖向应力，使原位试样更贴近原始受力状态，因而，本实用新型能够现场快速 测试原位条件下未受扰动的软弱层带抗剪参数，结果更为准确、可靠。另外，本实用新型还 具有结构型式简洁、易于操作、便于携带的特点。
[0030] 优选地，水平加载油缸3的所述另一端与剪切盒2之间设置有带凹槽的第一承压 板6,竖向加载油缸4的所述另一端与剪切盒2之间设置有带凹槽的第二承压板7。优选地， 水平加载油缸3的所述一端与反力钢架1之间设置有第三承压板18,竖向加载油缸4的所 述一端与反力钢架1之间设置有第四承压板19。
[0031] 优选地，竖向加载油缸4还包括上盖15和隔板8,上盖15、滚珠排5和隔板8由上 至下依次设置。在剪切过程中，原位试样始终通过滚珠排5获得来自竖向加载油缸4施加 的作用力，同时，隔板8在滚珠排的作用下，沿水平方面运动，因而不会阻碍原位试样在剪 切时的水平移动。
[0032] 优选地，方形的剪切盒2内部形成有用于放置环刀9且与环刀9的外径相同的圆 柱形空间。优选地，方形的剪切盒2为采用模具浇注外方内圆的钢结构，其外部高约3. 0cm， 长、宽为l〇cm，圆柱形空间的直径为6. 5cm。优选地，环刀9可选用取样面积30cm2环刀，内 径尺寸为61. 8謹，外径为65謹，厚约0· 3謹，刃口角度10° 〇
[0033] 优选地，便携式软弱层带原位直剪试验仪还包括吸水石和滤纸，吸水石和滤纸设 置在隔板8与剪切盒2的上表面之间。其中，在图1和图4中，吸水石和滤纸合起来构成吸 水过滤部14。
[0034] 优选地，便携式软弱层带原位直剪试验仪还包括用于测量隔板8和剪切盒2位移 的传感器23,传感器23与计算机数据采集系统连接。更优选地，传感器23均安装在第一承 压板6或第二承压板7。优选地，测试前，须对竖向和水平加载油缸试验正常运行产生的摩 擦力和组件重力进行标定，以便在成果整理时扣除，使测试结果更为准确。
[0035] 优选地，反力钢架1为四柱两板式反力钢架，四柱两板式反力钢架的顶盖焊接有 肋梁11，四柱两板式反力钢架的与水平加载油缸3相对应的两侧为钢板，四柱两板式反力 钢架的其余两侧处于开放状态。优选地，两侧钢板的厚约20mm。这样，便于试验观测、装卸 和调整。在一个优选的实施例中，四柱两板式反力钢架选用厚约20mm标准钢板切割成3 块钢板22,两两沿长边用钢质螺丝固定，且在四柱两板式反力钢架顶盖焊接肋梁以增加结 构刚度，下部与水平加载油缸3相对应的两侧为钢板，另外两侧形成留空21，以便于试验观 测、装卸和调整。
[0036] 优选地，反力钢架1还包括用于与岩石地面固定连接的反力座，四柱两板式反力 钢架的每个立柱的下端均安装有一个反力座。优选地，反力座通过膨胀螺栓16固定在岩 石地面17上。这样，反力钢架1与岩石地面之间呈刚性连接，以使反力钢架1牢固并能提 供足够的竖向和水平向反力。优选地，反力座上形成有固定孔，其孔径为11_，可用通用的 IOmm膨胀螺栓将其与岩石地面锁固，呈刚性连接，以使试验钢架结构牢固并能提供足够的 竖向和水平向反力。
[0037] 本实用新型在测试时，采用人工开挖、修整的方式，将环刀9整体压入软弱层带 中，从而可以制备未受扰动的圆柱状原位试样，并且采用水平加载油缸3和竖向加载油缸 4 (例如，二者可以为小型油缸）实施平推法，以进行现场原位天然含水状态下快剪试验，具 有结构型式简洁、易于操作、便于携带的特点，能够现场测试获取原位条件下未受扰动的软 弱层带抗剪参数，结果更为准确、可靠。其中，图5中的附图标记24代表剪切形成的剪切面。
[0038] 通过本实用新型实施例完成的软弱层带原位天然直剪试验可以得到可靠的、更接 近真实的试验数据。此外，本实用新型还具有整体可拆卸、试样受剪恒定、使用范围广等特 点。在条件允许的情况下，可在试坑内进行人工饱水浸泡，进行软弱层带的饱水快速直剪试 验。
[0039] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：（1)整套设备结构简单，操作方便， 整套仪器可装入一个箱型框内，体积小，便于携带和维护；(2)通过原位测试能真实反映现 场软弱层带的实际状态，测试值更贴近现场情况；（3)对试验场地要求不高，减少了开挖 量，大大降低试验成本。
[0040] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，包括： 反力钢架（1)，所述反力钢架（1)内部形成测试空间； 剪切盒（2)，安装在所述测试空间内； 水平加载油缸（3)，一端作用在所述反力钢架（1)上，另一端作用在所述剪切盒（2)的 竖向侧壁上； 竖向加载油缸（4)，包括滚珠排（5)，所述竖向加载油缸（4)的一端作用在所述反力钢 架（1)的顶盖上，另一端通过所述滚珠排（5)作用在所述剪切盒（2)的上表面。
2. 根据权利要求1所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，所述水平加 载油缸（3)的所述另一端与所述剪切盒（2)之间设置有带凹槽的第一承压板（6)，所述竖向 加载油缸（4)的所述另一端与所述剪切盒（2)之间设置有带凹槽的第二承压板（7)。
3. 根据权利要求1所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，所述竖向加 载油缸⑷还包括上盖（15)和隔板（8)，所述上盖（15)、所述滚珠排（5)和所述隔板（8) 由上至下依次设置。
4. 根据权利要求1所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，方形的所述 剪切盒（2)内部形成有用于放置环刀（9)且与所述环刀（9)的外径相同的圆柱形空间。
5. 根据权利要求3所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，所述便携式 软弱层带原位直剪试验仪还包括吸水石和滤纸，所述吸水石和滤纸设置在所述隔板（8)与 所述剪切盒（2)的上表面之间。
6. 根据权利要求1所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，便携式软弱 层带原位直剪试验仪还包括用于测量隔板（8)和剪切盒（2)位移的传感器（23)，所述传感 器（23)与计算机数据采集系统连接。
7. 根据权利要求1所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，所述反力钢 架（1)为四柱两板式反力钢架，所述四柱两板式反力钢架的顶盖焊接有肋梁（11)，所述四 柱两板式反力钢架的与所述水平加载油缸（3)相对应的两侧为钢板，所述四柱两板式反力 钢架的其余两侧处于开放状态。
8. 根据权利要求7所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，所述反力钢 架（1)还包括用于与岩石地面固定连接的反力座，所述四柱两板式反力钢架的每个立柱的 下端均安装有一个所述反力座。
9. 根据权利要求8所述的便携式软弱层带原位直剪试验仪，其特征在于，所述反力座 通过膨胀螺栓固定在所述岩石地面上。
【专利摘要】本实用新型提供一种便携式软弱层带原位直剪试验仪，包括：反力钢架，反力钢架内部形成测试空间；剪切盒，安装在测试空间内；水平加载油缸，一端作用在反力钢架上，另一端作用在剪切盒的竖向侧壁上；竖向加载油缸，包括滚珠排，竖向加载油缸的一端作用在反力钢架的顶盖上，另一端通过滚珠排作用在剪切盒的上表面。本实用新型能够在现场快速获取原位条件下未受扰动的软弱层带抗剪参数，结果更为准确、可靠，可便于测试原位条件下软弱层带的剪切强度参数。另外，本实用新型还具有结构型式简洁、易于操作、便于携带的特点。
【IPC分类】G01N3-24
【公开号】CN204575465
【申请号】CN201520258202
【发明人】魏玉峰, 张勇, 程英建
【申请人】成都理工大学, 中国地质科学院探矿工艺研究所
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月27日