一种土体剪切破坏实验用土样固定装置的制作方法

1.本实用新型涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种土体剪切破坏实验用土样固定装置。


背景技术：

2.随着社会的发展和城市化进程的加快，土地需求与供应之间的矛盾越来越明显。城市建筑物密集程度越来越高，为解决此类问题，人们不得不向天空和地下发展，地下空间的开发利用日益受到重视。与此同时，存在一些基坑工程不得不紧临城市重要建筑设施，使得基坑工程呈现“大、紧、深”的特点。在基坑开挖、桩基施工和隧道施工等施工过程中，不可避免的对周围土体造成扰动和对邻近既有建筑造成影响，对于软黏土地区，由于天然淤泥质黏土结构性强，灵敏度高，因此外界对土体产生的扰动非常明显。尤其对于深基坑工程来说，由于其施工地质环境复杂和技术难度大，人们对由基坑开挖引起的坑周土体性质的改变、土体结构和土体介质的变形、失稳、破坏的发展过程研究不足，即使有所研究，却缺乏较好地理论和方法进行解决，导致地下工程施工过程中产生基坑边坡失稳和坍塌的事故屡见不鲜。综上所述，由基坑开挖土体扰动造成土体强度损失而引起的工程事故非常严重，基坑开挖严重影响着邻近既有建筑物、构筑物等结构工程的安全，而在基坑开挖过程中对扰动土体的强度损失方面的研究还不是很多，以至于不能及时采取合理有效的支护手段。
3.基坑开挖的过程中，由于大型机械开挖产生振动，会对土体产生疲劳扰动效应，包括边坡失稳，地下水位下降、地基下沉等，严重影响了安全生产。因此，基坑土体剪切破坏机理研究对土体的长期稳定性评价具有重要价值，深入研究基坑土体发生剪切破坏的规律和周期荷载作用下地质体变形过程的演化规律是十分必要的。
4.在对土样进行剪切破坏实验时需要对土样进行固定，通常包括上下两个剪切盒，上下两个剪切盒之间插设尼龙棒，从而便于上下剪切盒之间发生滑动，对土样产生剪切破坏力，但是在上下剪切盒之间插设尼龙棒时，容易使上剪切盒和下剪切盒之间产生相对位移，即在实验开始前土样已经受到轻微的剪切破坏作用力，影响实验结果的精确度。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，方便上剪切盒和下剪切盒之间的安装操作，且能够避免安装过程中上剪切盒和下剪切盒产生移位，从而提高实验结果的精确度。
6.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒可拆卸连接，其特征在于：所述上剪切盒的底部开设有上土样固定槽，所述下剪切盒的顶部开设有与所述上土样固定槽相匹配的下土样固定槽，土样安装在所述上土样固定槽和所述下土样固定槽之间；
8.所述上剪切盒的底部开设有两个上弧形槽，两个所述上弧形槽对称分布在所述上
土样固定槽的两侧，所述下剪切盒的顶部开设有两个与所述上弧形槽相对应的下弧形槽，所述上弧形槽与所述下弧形槽之间设有滑动组件。
9.进一步的，所述滑动组件包括设置在所述上弧形槽内的上固定组件，以及设置在所述下弧形槽内的下固定组件，所述上固定组件与所述下固定组件之间也为可拆卸连接。
10.进一步的，所述上固定组件包括上半圆柱杆，所述上半圆柱杆内转动设有第一转轴，所述上半圆柱杆沿轴向开设有与所述第一转轴相匹配的转动槽，所述转动槽的端部连通设有安装孔，所述安装孔贯穿所述上半圆柱杆的顶部和底部，所述第一转轴贯穿所述转动槽，且所述第一转轴位于所述安装孔内的一端固设有第一伞齿轮，所述安装孔内还设有第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述第二伞齿轮啮合设置，所述第二伞齿轮内固定设有内螺纹套筒，所述内螺纹套筒的外侧壁上转动设有两个支撑杆，所述支撑杆远离所述内螺纹套筒的一端与所述安装孔的侧壁固定连接，所述内螺纹套筒内螺纹连接有限位螺杆。
11.进一步的，所述上剪切盒上还开设有第一限位孔，所述第一限位孔位于所述安装孔的上方，所述下固定组件上与所述安装孔相对应的位置处开设有第二限位孔，所述第一限位孔和第二限位孔内均固设有限位方杆，所述限位螺杆内开设有与所述限位方杆相匹配的方形通孔。
12.进一步的，所述方形通孔的顶部对称开设有两个第一卡合槽，所述第一卡合槽内固设有弹簧钢挂钩，所述限位方杆的外侧壁上开设有与所述第一卡合槽相匹配的第二卡合槽，所述第二卡合槽的底部固设有卡合凸块。
13.进一步的，所述下固定组件与所述上固定组件结构相同，安装位置相互对称。
14.本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于，
15.本实用新型的土样固定装置在上剪切盒上可拆卸连接上固定组件，在下剪切盒上可拆卸连接下固定组件，在将上剪切盒安装到下剪切盒顶部时，上固定组件和下固定组件处于分离状态，安装完成之后，通过旋转第一转轴可将上固定组件与上剪切盒分离，下固定组件与下剪切盒分离，同时上固定组件和下固定组件连接形成一个圆柱状的整体结构，便于上剪切盒和下剪切盒之间左右滑动，避免了现在技术中在上剪切盒和下剪切盒之间插入尼龙棒时上剪切盒和下剪切盒之间发生移位，影响实验结果的精确度。
附图说明
16.图1为本实用新型上剪切盒、下剪切盒和土样位置关系侧视图。
17.图2为本实用新型上半圆柱杆和下半圆柱杆分离状态时上剪切盒和下剪切盒结构主视图。
18.图3为本实用新型上半圆柱杆和下半圆柱杆连接状态时上剪切盒和下剪切盒结构主视图。
19.图4为本实用新型图2中a部分结构局部放大图。
20.图5为本实用新型图3中c部分结构局部放大图。
21.图6为本实用新型限位方杆与限位螺杆之间连接结构示意图。
22.图7为本实用新型图3中bb方向剖面结构示意图。
23.其中：1-上剪切盒，101-上土样固定槽，102-上弧形槽，2-下剪切盒，201-下土样固定槽，202-下弧形槽，3-土样，4-上半圆柱杆，5-第一转轴，6-转动槽，7-安装孔，8-第一伞齿
轮，9-第二伞齿轮，10-内螺纹套筒，1001-支撑杆，11-限位螺杆，12-第一限位孔，13-第二限位孔，14-限位方杆，15-方形通孔，16-第一卡合槽，17-弹簧钢挂钩，18-第二卡合槽，19-卡合凸块，20-下半圆柱杆。
具体实施方式
24.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
25.实施例一：
26.参照附图1-7所示的一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，包括上剪切盒1和下剪切盒2，所述上剪切盒1和下剪切盒2可拆卸连接，所述上剪切盒1的底部开设有上土样固定槽101，所述下剪切盒2的顶部开设有与所述上土样固定槽101相匹配的下土样固定槽201，土样3安装在所述上土样固定槽101和所述下土样固定槽201之间；
27.所述上剪切盒1的底部开设有两个上弧形槽102，两个所述上弧形槽102对称分布在所述上土样固定槽101的两侧，所述下剪切盒2的顶部开设有两个与所述上弧形槽102相对应的下弧形槽202，所述上弧形槽102与所述下弧形槽202之间设有滑动组件。
28.所述滑动组件包括设置在所述上弧形槽102内的上固定组件，以及设置在所述下弧形槽202内的下固定组件，所述上固定组件与所述下固定组件之间也为可拆卸连接；
29.所述上固定组件包括上半圆柱杆4，所述上半圆柱杆4内转动设有第一转轴5，所述上半圆柱杆4沿轴向开设有与所述第一转轴5相匹配的转动槽6，所述上半圆柱杆4通过轴承与所述转动槽6转动连接，且所述第一转轴5贯穿所述转动槽6，所述转动槽6的端部连通设有安装孔7，所述安装孔7贯穿所述上半圆柱杆4的顶部和底部，所述第一转轴5的一端位于所述安装孔7内，另一端位于所述上半圆柱杆4外，所述第一转轴5位于所述上半圆柱杆4外的一端设有把手，所述第一转轴5位于所述安装孔7内的一端固设有第一伞齿轮8，所述安装孔7内还设有第二伞齿轮9，所述第一伞齿轮8与所述第二伞齿轮9啮合设置，所述第二伞齿轮9内固定设有内螺纹套筒10，所述内螺纹套筒10的外侧壁上转动设有两个支撑杆1001，两个所述支撑杆1001分别位于第二伞齿轮9的上方和下方，所述支撑杆1001远离所述内螺纹套筒10的一端与所述安装孔7的侧壁固定连接，所述支撑杆1001的设置为所述第二伞齿轮9和内螺纹套筒10提供支撑，且不影响第二伞齿轮9和内螺纹套筒10的转动，所述内螺纹套筒10内螺纹连接有限位螺杆11。转动第一转轴5端部的把手，第一转轴5转动带动第一伞齿轮8转动，从而带动与第一伞齿轮8啮合设置的第二伞齿轮9转动，内螺纹套筒10随着第二伞齿轮9的转动同步转动。
30.所述上剪切盒1上还开设有第一限位孔12，所述第一限位孔12位于所述安装孔7的上方，所述下固定组件上与所述安装孔7相对应的位置处开设有第二限位孔13，所述第一限位孔12和第二限位孔13内均固设有限位方杆14，所述限位螺杆11内开设有与所述限位方杆14相匹配的方形通孔15；在限位方杆14和方形通孔15的配合作用下，第二伞齿轮9转动时，限位螺杆11只能上下移动，限位螺杆11向上移动时，其顶端位于第一限位孔12内，可实现上剪切盒1与上半圆柱杆4之间的固定，限位螺杆11向下移动时，限位螺杆11的底端位于下固定组件内，当限位螺杆11的顶端完全从第一限位孔12中脱离时，上固定组件与上剪切盒1脱离，同时，上固定组件与下固定组件连接形成一个整体结构。
31.所述方形通孔15的顶部对称开设有两个第一卡合槽16，所述第一卡合槽16内固设有弹簧钢挂钩17，所述限位方杆14的外侧壁上开设有与所述第一卡合槽16相匹配的第二卡合槽18，所述第二卡合槽18的底部固设有卡合凸块19；当限位螺杆11向上移动时，挤压弹簧钢挂钩17，使整个弹簧钢挂钩17全部位于第一卡合槽16内，待弹簧钢挂钩17移动与第二卡合槽18相对应的位置处，由于不受挤压作用下，弹簧钢挂钩17恢复形变，卡合在卡合凸块19上，实现上半圆柱杆4与上剪切盒1之间的固定；限位螺杆11向下移动时，拉动弹簧钢挂钩17的弯折部分变直，从而实现弹簧钢挂钩17与卡合凸块19的拆卸。
32.所述下固定组件与所述上固定组件结构相同，安装位置相互对称，具体包括下半圆柱杆20，第二限位孔13位于所述下半圆柱杆20上与安装孔7相对应的位置处，在下半圆柱杆20上也相应的设置有第一转轴5、第一伞齿轮8、第二伞齿轮9、内螺纹套筒10和限位螺杆11，具体连接方式与上固定组件相同，此处不做赘述。
33.本实用新型的工作原理：使用时，先通过限位螺杆11将上半圆柱杆4与上剪切盒1固定连接，将下半圆柱杆20与下剪切盒2固定连接，安装土样3时，将连接有上半圆柱杆4的上剪切盒1从下剪切盒2顶部取下，安装完土样3后，将接有上半圆柱杆4的上剪切盒1放置在下剪切盒2顶部，转动第一转轴5，将对应的上半圆柱杆4与上剪切盒1分离，下半圆柱杆20与下剪切盒2分离，同时，上半圆柱杆4与下半圆柱杆20连接起来形成一个整体的结构，水平推动下剪切盒2左右移动(可采用千斤顶进行推动)，保持上剪切盒1不动，下剪切盒2相对上剪切盒1水平移动，对土样3产生剪切破坏作用力，避免了现有技术中在上剪切盒1和下剪切盒2之间插入尼龙棒的过程中使得上剪切盒1和下剪切盒2之间发生位移，影响实验结果的精度。
34.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒可拆卸连接，其特征在于：所述上剪切盒的底部开设有上土样固定槽，所述下剪切盒的顶部开设有与所述上土样固定槽相匹配的下土样固定槽，土样安装在所述上土样固定槽和所述下土样固定槽之间；所述上剪切盒的底部开设有两个上弧形槽，两个所述上弧形槽对称分布在所述上土样固定槽的两侧，所述下剪切盒的顶部开设有两个与所述上弧形槽相对应的下弧形槽，所述上弧形槽与所述下弧形槽之间设有滑动组件。2.根据权利要求1所述的一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，其特征在于：所述滑动组件包括设置在所述上弧形槽内的上固定组件，以及设置在所述下弧形槽内的下固定组件，所述上固定组件与所述下固定组件之间也为可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，其特征在于：所述上固定组件包括上半圆柱杆，所述上半圆柱杆内转动设有第一转轴，所述上半圆柱杆沿轴向开设有与所述第一转轴相匹配的转动槽，所述转动槽的端部连通设有安装孔，所述安装孔贯穿所述上半圆柱杆的顶部和底部，所述第一转轴贯穿所述转动槽，且所述第一转轴位于所述安装孔内的一端固设有第一伞齿轮，所述安装孔内还设有第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述第二伞齿轮啮合设置，所述第二伞齿轮内固定设有内螺纹套筒，所述内螺纹套筒的外侧壁上转动设有两个支撑杆，所述支撑杆远离所述内螺纹套筒的一端与所述安装孔的侧壁固定连接，所述内螺纹套筒内螺纹连接有限位螺杆。4.根据权利要求3所述的一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，其特征在于：所述上剪切盒上还开设有第一限位孔，所述第一限位孔位于所述安装孔的上方，所述下固定组件上与所述安装孔相对应的位置处开设有第二限位孔，所述第一限位孔和第二限位孔内均固设有限位方杆，所述限位螺杆内开设有与所述限位方杆相匹配的方形通孔。5.根据权利要求4所述的一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，其特征在于：所述方形通孔的顶部对称开设有两个第一卡合槽，所述第一卡合槽内固设有弹簧钢挂钩，所述限位方杆的外侧壁上开设有与所述第一卡合槽相匹配的第二卡合槽，所述第二卡合槽的底部固设有卡合凸块。6.根据权利要求5所述的一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，其特征在于：所述下固定组件与所述上固定组件结构相同，安装位置相互对称。

技术总结
本实用新型公开了一种土体剪切破坏实验用土样固定装置，包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒可拆卸连接，其特征在于：所述上剪切盒的底部开设有上土样固定槽，所述下剪切盒的顶部开设有与所述上土样固定槽相匹配的下土样固定槽，土样安装在所述上土样固定槽和所述下土样固定槽之间；所述上剪切盒的底部开设有两个上弧形槽，两个所述上弧形槽对称分布在所述上土样固定槽的两侧，所述下剪切盒的顶部开设有两个与所述上弧形槽相对应的下弧形槽，所述上弧形槽与所述下弧形槽之间设有滑动组件。本实用新型能够方便上剪切盒和下剪切盒之间的安装操作，且能够避免安装过程中上剪切盒和下剪切盒产生移位，从而提高实验结果的精确度。验结果的精确度。验结果的精确度。


技术研发人员：张发财 田雷朋 徐冠豪 刘玉星 李忠 凌良明 潘悦 李烨 马博 杨艳朋
受保护的技术使用者：北京市政路桥股份有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/7/17