直剪試驗(yàn)儀(直接剪切試驗(yàn)儀)是巖土工程中用于測定土體抗剪強(qiáng)度的常用設(shè)備,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)依賴于剪切盒、垂直加荷系統(tǒng)、測力環(huán)和水平加荷系統(tǒng)等核心部件。
一、直剪試驗(yàn)儀核心組成部分與功能:
1.剪切盒
作用:
容納土樣并模擬剪切破壞過程。通常由上下兩個(gè)剛性盒組成,通過相對位移產(chǎn)生剪切面。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
材質(zhì):不銹鋼或高強(qiáng)度合金,防止變形和腐蝕;
尺寸:標(biāo)準(zhǔn)剪切盒面積(根據(jù)土樣特性選擇);
透水性:盒壁設(shè)有透水孔(可控制排水條件,如固結(jié)快剪、慢剪試驗(yàn))。
關(guān)鍵功能:
固定土樣并傳遞法向壓力和剪切力;
通過位移傳感器監(jiān)測剪切位移(部分儀器配備)。
2.杠桿式垂直加荷系統(tǒng)
作用:
為土樣施加法向壓力(σ),模擬土體在不同壓實(shí)狀態(tài)下的受力條件。
工作原理:
通過杠桿原理放大砝碼重量,產(chǎn)生穩(wěn)定的法向壓力;
砝碼分級加載,可實(shí)現(xiàn)多級法向壓力試驗(yàn)。
技術(shù)特點(diǎn):
精準(zhǔn)加載:杠桿比固定,壓力與砝碼質(zhì)量成線性關(guān)系;
穩(wěn)定性:機(jī)械結(jié)構(gòu)避免液壓系統(tǒng)漏油或氣壓波動導(dǎo)致的壓力不穩(wěn)定。
3.直剪試驗(yàn)儀測力環(huán)(或壓力傳感器)
作用:
測量剪切過程中土樣產(chǎn)生的抗剪力(τ),計(jì)算抗剪強(qiáng)度參數(shù)。
工作原理:
機(jī)械式測力環(huán):通過彈性環(huán)變形量換算力值(需預(yù)先標(biāo)定);
電子式傳感器:直接輸出電信號,實(shí)時(shí)顯示剪切力。
技術(shù)特點(diǎn):
量程需覆蓋土樣抗剪強(qiáng)度范圍;
定期校準(zhǔn)以確保測量精度。
4.水平向電動加荷系統(tǒng)
作用:
以恒定速率推動剪切盒,模擬土體在法向壓力下的剪切破壞過程。
工作原理:
電機(jī)驅(qū)動齒輪或螺桿,推動剪切盒相對位移;
部分儀器支持手動與自動切換,適應(yīng)不同試驗(yàn)需求。
技術(shù)特點(diǎn):
勻速控制:避免速率過快導(dǎo)致應(yīng)力集中或過慢引起土樣固結(jié);
位移保護(hù):到達(dá)設(shè)定剪切位移后自動停機(jī)(如位移限值為10mm)。
