土工直剪试验试样应力状态演示仪1

直剪试验土体受力变形过程演示仪一、所属技术领域本发明专利涉及一种能够演示直剪试验中土样受力与变形过程的装置，特指 采用有机玻璃制作上剪切盒，并在其上标注刻度值，在直剪试验进行过程中，可 通过上剪切盒观察土样的颗粒错动及各处水量变化情况，以演示直剪试验过程中 土样受力变形过程的新型装置。二、背景技术土体抗剪强度指标的测定方法较多，其中直剪仪结构较为简单，土样制备和 试验操作均方便，目前在工程上使用较为普遍，因此也是土力学课程教学的重点 之一。事实上，直剪试验人为指定了剪切面，且所模拟的土体受力状态与实际情 况有一定区别，对于某些较软弱的土，法向荷载有可能导致土体从侧面挤出。这 些在试验实际操作过程中所遇到的各类情况，无法在理论教学中予以完整的说 明，只能通过实际操作更深一步认识。但目前教学所使用的直剪仪普遍以说明背 景理论为目的，无法对直剪仪的适用范围及试验操作中可能遇到的问题进行演示 和说明。如能对常规直剪仪进行适当的改造，使学生能够直观的观察到直剪仪剪 切过程中各类土样的受力和变形特点，则可使其在认识直剪试验理论背景的同 时，进一步了解到直剪试验的缺陷和适用条件，目前仍没有此类装置。三、发明内容为了克服常规直剪仪无法演示试验过程中土样受力与变形过程这一不足，本 发明专利提供一种可直接观察直剪时土样受力和变形过程的新型装置。该装置通 过改造直剪仪上盒，使试验者可通过上盒观察整个试验过程中土样的状态，从而 达到演示直剪试验中土样受力与变形过程，加深试验者对直剪试验理论背景、缺 陷及适用条件的认识的目的。本发明专利的实现方法是：采用有机玻璃制作直剪仪上盒，并在上盒标注刻 度，以便于试验者观察。进行试验时，首先将试样置入直剪仪剪切盒中，施加适 当的法向应力，待竖向沉降量稳定后，以等速推动剪切盒下盒，使土样产生剪切 位移，每隔一段时间记录压力环中百分表的读数，同时透过剪切盒上盒观察土样的受力与变形状态。四、附图说明图 1 ：整体装置图图 2 ：直剪仪上盒详细构造图五具体实施方式土工直剪试验试样应力状态演示仪由试样盒（分上、下两部分，上盒固定， 下盒放在钢珠上，可以在水平方向滑动）（6,10）、百分表（用以量测竖直变形） （4）、推动座（2）水平位移量表（8）、透水石（3），其中试样盒上部有有机玻 璃改装而成。实验准备时，先安装试样（7）对准上下盒（6,10），在下盒内放入 透水石（3）一块，将带有土样的环刀、刃口朝上、对准盒口，将试样推入盒内 然后在试验样上放上透水石（3）及传压板（5），装入仪器内，加上压力，转动 手轮（1），让其接触，使测力计（9）刚好有读数，拨掉插销，开始实验。实验 过程中，每隔一定时间记录测力计（9）读数，并在直剪仪上旁架设数码相机， 拍摄剪切过程中土体颗粒错动情况和含水量的变化。同时测量剪切位移与剪切应 力之间的关系。并在后期数据处理中，根据上盒的刻度线，求解土样剪切过程中 极限应力状态等参数。图 1 ：整体装置图1-剪切传动机构（手轮） 2-推动座 3-透水石 4-垂直位移计 5-传压板6-有机玻璃上盒7-试样8-水平位移量表9-测力计 10-下盒图 2 ：直剪仪上盒详细构造图直剪仪 skp 文件）