一种双向动态直剪试验装置的制作方法

1.本实用新型属于土工试验仪器技术领域，尤其涉及一种双向动态直剪试验装置。


背景技术：

2.随着我国经济建设的高速发展与城市化水平的快速提升，建设在地震多发地区的建筑、道路、桥梁等工程日益增多，所以对于此类建筑工程建设的要求也越来越高，要确保其稳定性，避免其发生失稳破坏，造成严重的工程事故。地震发生时会产生强烈的冲击荷载，该冲击荷载为动荷载，会对建设在地面上的建筑和基础设施等造成不同程度的破坏。同时，在工程建设和使用过程中机器的震动和行驶的汽车均会产生振动荷载，此类均为动荷载。在研究土体的抗剪强度问题时要同时考虑竖向和水平方向的动荷载因素。对于传统的直剪仪，其对土体进行试验时仅仅施加了静荷载，并没有考虑到外部环境对土体的动态响应。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种双向动态直剪试验装置，能更好的反映土体在动荷载下的动强度、动模量等特性的实际情况。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.一种双向动态直剪试验装置，包括：
6.反力架；
7.上剪切盒，所述上剪切盒的底部开口，所述上剪切盒设置在所述反力架内，用于装载土样；
8.土槽，所述土槽设置于所述上剪切盒的下方，用于装载土样；
9.竖向荷载加载机构，所述竖向荷载加载机构设置在所述反力架内顶部，且与所述上剪切盒接触，用于向所述上剪切盒提供竖向荷载；
10.水平荷载加载机构，所述水平荷载加载机构设置在所述反力架内侧壁上，且与所述上剪切盒接触，用于向所述上剪切盒提供水平荷载；
11.竖向位移传感器，所述竖向位移传感器设置在所述上剪切盒的顶部；
12.水平位移传感器，所述水平位移传感器设置在所述上剪切盒的侧壁。
13.进一步地，还包括传压板，所述传压板设置在所述上剪切盒与竖向荷载加载机构之间。
14.进一步地，所述竖向荷载加载机构靠近所述传压板的一端上设有第一凸起，所述传压板上设有第一定位块，所述第一定位块朝向所述竖向荷载加载机构的一端上设有与所述第一凸起配合的第一凹槽。
15.进一步地，所述水平荷载加载机构靠近所述上剪切盒的一端上设有第二凸起，所述上剪切盒朝向所述水平荷载加载机构的一侧上设有第二定位块，所述第二定位块朝向所述水平荷载加载机构的一端上设有与第二凸起配合的第二凹槽。
16.进一步地，还包括控制面板，所述竖向荷载加载机构和水平荷载加载机构均为激振器，所述激振器与控制面板连接。
17.进一步地，所述反力架呈倒u型结构。
18.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：可通过不同的实验方案定性去比较竖直和水平方向不同频率和振幅的循环荷载对土体强度的影响，其原理简单，操作简易，可行性十足，相比其他大型直剪试验，本实用新型主要用于测量地震多发区以及存在动荷载地区土体的抗剪强度，并可以通过竖向荷载加载机构和水平荷载加载机构去模拟实际工程中动荷载的影响，且操作简单，通过数据的记录可根据莫尔库伦准则获得相应的强度指标，为实际工程建设提供参考，解决了传统直剪仪只能测试土样的静力学参数，无法测试土样在动荷载下的力学参数的问题；并且通过开挖土槽作为下剪切盒，使得该试验试样尺寸大，对土体的扰动小，更接近工程受荷变形，能更好的反映土体的动强度、动模量等特性的实际情况。
附图说明
19.图1为本实用新型双向动态直剪试验装置的结构示意图；
20.图2为本实用新型双向动态直剪试验装置的俯视图。
21.图中，1-反力架，2-上剪切盒，3-土槽，4-竖向荷载加载机构，5-水平荷载加载机构，6-竖向位移传感器，7-水平位移传感器，8-传压板，9-第一凸起，10-第一定位块，11-第二凸起，12-第二定位块，13-控制面板，14-土样，15-地面，16-计算机，17-数据采集模块。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在
包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.请参阅图1和图2，图1为本实用新型双向动态直剪试验装置的结构示意图，图2为本实用新型双向动态直剪试验装置的俯视图。一种双向动态直剪试验装置，包括反力架1、上剪切盒2、土槽3、竖向荷载加载机构4、水平荷载加载机构5、竖向位移传感器6和水平位移传感器7，反力架1用于固定设置在地面15上，上剪切盒2的底部开口，上剪切盒2设置在反力架1内，用于装载土样14，土槽3设置于上剪切盒2的下方，用于装载土样14，竖向荷载加载机构4设置在反力架1内顶部，且与上剪切盒2接触，用于向上剪切盒2提供竖向荷载，水平荷载加载机构5设置在反力架1内侧壁上，且与上剪切盒2接触，用于向上剪切盒2提供水平荷载，竖向位移传感器6设置在上剪切盒2的顶部，水平位移传感器7设置在上剪切盒2的侧壁。
28.为使得土样14所受的轴向力更为均衡，在一实施例中，本实用新型双向动态直剪试验装置还包括传压板8，传压板8设置在上剪切盒2与竖向荷载加载机构4之间。传压板8底部的尺寸与上剪切盒2顶部的尺寸相适应，竖向荷载加载机构4的下端抵住传压板8，以对传压板8施加竖向荷载，并通过传压板8传递荷载，使得土样14所受的轴向力更为均衡。在一实施例中，传压板8为钢板。在一实施例中，竖向荷载加载机构4靠近传压板8的一端上设有第一凸起9，传压板8上设有第一定位块10，第一定位块10朝向竖向荷载加载机构4的一端上设有与第一凸起9配合的第一凹槽。竖向荷载加载机构4的下端抵住传压板8时，第一凸起9插入第一凹槽内，以使得竖向荷载加载机构4和传压板8良好接触并定位。
29.在一实施例中，水平荷载加载机构5靠近上剪切盒2的一端上设有第二凸起11，上剪切盒2朝向水平荷载加载机构5的一侧上设有第二定位块12，第二定位块12朝向水平荷载加载机构5的一端上设有与第二凸起11配合的第二凹槽。水平荷载加载机构5抵住第二定位块12时，第二凸起11插入第二凹槽内，以使得水平荷载加载机构5和第二定位块12良好接触并定位。
30.在一实施例中，本实用新型双向动态直剪试验装置还包括控制面板13，竖向荷载加载机构4和水平荷载加载机构5均为激振器，激振器与控制面板13连接。通过控制面板13控制激振器，可以在竖直方向以及水平方向施加不同频率的振幅的循环荷载。
31.在一实施例中，反力架1呈倒u型结构。反力架1的u型的两端插入地面15，以将反力架1固定在地面15上。
32.以下简单说明本实用新型双向动态直剪试验装置的使用过程：
33.将反力架1的两端插入地面15一定深度，使得反力架1与地面15为刚性连接，固定在地面15上。然后在反力架1的下部地面15上开挖一个矩形的土槽3作为下剪切盒，土槽3深度可以为半米左右，形状大致为正方形，把现场的土样14埋到土槽3之中，并将土样14夯实，把土槽3填充满并与地面15水平。在填满土样14的土槽3上方放置一个上剪切盒2，上剪切盒2内填满土样14。在上剪切盒2顶部放置一块传压板8，在位于传压板8上方的反力架1上安装竖向荷载加载机构4，在上剪切盒2侧边的反力架1上安装水平荷载加载机构5，同时在传压
板8上安装竖向位移传感器6，在上剪切盒2远离水平荷载加载机构5的一侧上安装水平位移传感器7。最后将竖向荷载加载机构4、水平荷载加载机构5、竖向位移传感器6和水平位移传感器7分别通过电线连接在数据采集模块17上，将数据采集模块17分别与控制面板13和计算机16连接。由控制面板13控制竖向荷载加载机构4和水平荷载加载机构5对上剪切盒2提供竖向和水平动荷载，竖向荷载加载机构4和水平荷载加载机构5所提供的动荷载由数据采集模块17采集后传输至计算机16，同时数据采集模块17还采集竖向位移传感器6和水平位移传感器7所测量的位移量，并将位移量传输至计算机16，计算机16将将剪切过程中所记录的数据汇总处理，得到破坏时的剪切应力τ，根据摩尔-库仑定律确定土体的内摩擦角φ和黏聚力c，得到相关强度指标。
34.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：可通过不同的实验方案定性去比较竖直和水平方向不同频率和振幅的循环荷载对土体强度的影响，其原理简单，操作简易，可行性十足，相比其他大型直剪试验，本实用新型主要用于测量地震多发区以及存在动荷载地区土体的抗剪强度，并可以通过竖向荷载加载机构4和水平荷载加载机构5去模拟实际工程中动荷载的影响，且操作简单，通过数据的记录可根据莫尔库伦准则获得相应的强度指标，为实际工程建设提供参考；并且通过开挖土槽3作为下剪切盒，使得该试验试样尺寸大，对土体的扰动小，更接近工程受荷变形，能更好的反映土体的动强度、动模量等特性的实际情况。
35.以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种双向动态直剪试验装置，其特征在于，包括：反力架；上剪切盒，所述上剪切盒的底部开口，所述上剪切盒设置在所述反力架内，用于装载土样；土槽，所述土槽设置于所述上剪切盒的下方，用于装载土样；竖向荷载加载机构，所述竖向荷载加载机构设置在所述反力架内顶部，且与所述上剪切盒接触，用于向所述上剪切盒提供竖向荷载；水平荷载加载机构，所述水平荷载加载机构设置在所述反力架内侧壁上，且与所述上剪切盒接触，用于向所述上剪切盒提供水平荷载；竖向位移传感器，所述竖向位移传感器设置在所述上剪切盒的顶部；水平位移传感器，所述水平位移传感器设置在所述上剪切盒的侧壁。2.根据权利要求1所述的双向动态直剪试验装置，其特征在于，还包括传压板，所述传压板设置在所述上剪切盒与竖向荷载加载机构之间。3.根据权利要求2所述的双向动态直剪试验装置，其特征在于，所述竖向荷载加载机构靠近所述传压板的一端上设有第一凸起，所述传压板上设有第一定位块，所述第一定位块朝向所述竖向荷载加载机构的一端上设有与所述第一凸起配合的第一凹槽。4.根据权利要求1所述的双向动态直剪试验装置，其特征在于，所述水平荷载加载机构靠近所述上剪切盒的一端上设有第二凸起，所述上剪切盒朝向所述水平荷载加载机构的一侧上设有第二定位块，所述第二定位块朝向所述水平荷载加载机构的一端上设有与第二凸起配合的第二凹槽。5.根据权利要求1所述的双向动态直剪试验装置，其特征在于，还包括控制面板，所述竖向荷载加载机构和水平荷载加载机构均为激振器，所述激振器与控制面板连接。6.根据权利要求1所述的双向动态直剪试验装置，其特征在于，所述反力架呈倒u型结构。

技术总结
本实用新型提供了一种双向动态直剪试验装置，包括：反力架；上剪切盒，上剪切盒的底部开口，上剪切盒设置在反力架内，用于装载土样；土槽，土槽设置于上剪切盒的下方，用于装载土样；竖向荷载加载机构，竖向荷载加载机构设置在反力架内顶部，且与上剪切盒接触，用于向上剪切盒提供竖向荷载；水平荷载加载机构，水平荷载加载机构设置在反力架内侧壁上，且与上剪切盒接触，用于向上剪切盒提供水平荷载；竖向位移传感器，竖向位移传感器设置在上剪切盒的顶部；水平位移传感器，水平位移传感器设置在上剪切盒的侧壁。本实用新型能更好的反映土体在动荷载下的动强度、动模量等特性的实际情况。况。况。


技术研发人员：熊康为 王子安 郑超 张楠 陈晓强 李展林 冯德銮
受保护的技术使用者：广州环投环境服务有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/3