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申请/专利权人：西安建筑科技大学;西安市亚星土木仪器有限公司;中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司

摘要：本发明涉及土壤冻融直剪试验仪，包括有机架，机架上设置有剪切盒，机架上表面一侧设有用于对下剪切盒水平施力的水平施力组件，机架上表面另一侧设有用于对上剪切盒垂直施力的垂直加载组件，机架上固定有一与上剪切盒固定在一起的后支撑座，水平施力组件包括有涡轮丝杆升降机、水平力值传感器，水平力值传感器一侧通过连接头连接于涡轮丝杆升降机的动力输出端、另一侧通过连接头固定连接于下剪切盒，垂直加载组件包括有上横板、垂直加载油缸、垂直压力传感器、压盘，垂直压力传感器通过油缸接头固定连接于垂直加载油缸底部伸缩端。本发明可以减少手工劳动强度，减小试验误差，操作方便，速度稳定，试验数据稳定可靠。

主权项：1.土壤冻融直剪试验仪，包括有机架，托盘，含有滚柱的滚柱架机，架上设置有用于放置土壤的剪切盒，剪切盒包括通过固定螺栓固定在一起的上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒和下剪切盒的内腔同轴分布，机架上表面一侧设置有用于对下剪切盒水平施力的水平施力组件，机架上表面另一侧设置有用于对上剪切盒垂直施力的垂直加载组件，其特征在于：所述机架上固定有一与上剪切盒固定在一起的后支撑座，所述水平施力组件包括有涡轮丝杆升降机、水平力值传感器，水平力值传感器一侧通过连接头连接于涡轮丝杆升降机的动力输出端、另一侧通过连接头固定连接于下剪切盒，所述垂直加载组件包括有一水平分布的上横板、竖向固定在上横板上的垂直加载油缸、垂直压力传感器、一水平设置且与剪切盒同轴分布的压盘，压盘上表面中心位置处开设有球窝，垂直压力传感器的球头同轴分布地固定在压盘的球窝内，且垂直压力传感器通过油缸接头固定连接于垂直加载油缸底部伸缩端，上横板通过四个竖向分布的立柱固定连接在机架上，一立柱上固定有用于检测下剪切盒剪切位移的位移传感器；所述下剪切盒固定在托盘内，托盘平放在滚柱上，滚柱架固定在机架上；所述压盘内设置有加热元件，托盘内设置有制冷元件；还包括有用于驱动涡轮丝杆升降机的驱动装置，该驱动装置包括有固定在机架上的伺服电机、与伺服电机固定连接的减速机、固定在减速机上的主动链轮、固定在涡轮丝杆升降机的动力输入端的从动链轮，主动链轮与从动链轮链传动连接。

全文数据：土壤冻融直剪试验仪技术领域本发明涉及试验设备技术领域，具体是涉及土壤冻融直剪试验仪。背景技术土壤的抗剪强度是土在外力作用条件下，其中一部分土体对于另外一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度，土壤的内聚力和内摩擦角是表征土壤剪切特性的主要参数，土壤的抗剪强度、内聚力和内摩擦角之间的关系由库伦公式计算。目前土壤的剪切特性利用剪切仪进行直剪试验获得，但传统剪切仪存在测定数据精度较低，操作不便的不足。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种土壤冻融直剪试验仪，测定数据准确度高，操作方便，试验数据稳定可靠。为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：土壤冻融直剪试验仪，包括有机架，机架上设置有用于放置土壤的剪切盒，剪切盒包括通过固定螺栓固定在一起的上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒和下剪切盒的内腔同轴分布，机架上表面一侧设置有用于对下剪切盒水平施力的水平施力组件，机架上表面另一侧设置有用于对上剪切盒垂直施力的垂直加载组件，所述机架上固定有一与上剪切盒固定在一起的后支撑座，所述水平施力组件包括有涡轮丝杆升降机、水平力值传感器，水平力值传感器一侧通过连接头连接于涡轮丝杆升降机的动力输出端、另一侧通过连接头固定连接于下剪切盒，所述垂直加载组件包括有一水平分布的上横板、竖向固定在上横板上的垂直加载油缸、垂直压力传感器、一水平设置且与剪切盒同轴分布的压盘，压盘上表面中心位置处开设有球窝，垂直压力传感器的球头同轴分布地固定在压盘的球窝内，且垂直压力传感器通过油缸接头固定连接于垂直加载油缸底部伸缩端，上横板通过四个竖向分布的立柱固定连接在机架上，一立柱上固定有用于检测下剪切盒剪切位移的位移传感器。在上述技术方案基础上，还包括有托盘、含有滚柱的滚柱架，所述下剪切盒固定在托盘内，托盘平放在滚柱上，滚柱架固定在机架上。在上述技术方案基础上，所述压盘内设置有加热元件，托盘内设置有制冷元件。在上述技术方案基础上，还包括有用于驱动涡轮丝杆升降机的驱动装置，该驱动装置包括有固定在机架上的伺服电机、与伺服电机固定连接的减速机、固定在减速机上的主动链轮、固定在涡轮丝杆升降机的动力输入端的从动链轮，主动链轮与从动链轮链传动连接。本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明可以减少手工劳动强度，减小试验误差，操作方便，速度稳定，试验数据稳定可靠。附图说明图1为本发明立体图；图2为本发明侧视角度结构示意图。图中标号为：1-机架，2-伺服电机，3-减速机，4-下剪切盒，5-上剪切盒，6-后支撑座，7-垂直加载油缸，8-上横板，9-水平力值传感器，10-涡轮丝杆升降机，11-主动链轮，12-从动链轮，13-连接头，14-托盘，15-滚柱架，16-滚柱，17-立柱，18-油缸接头，19-位移传感器，20-垂直压力传感器，21-压盘。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参照图1和图2可知，土壤冻融直剪试验仪，包括有机架1，机架1上设置有用于放置土壤的剪切盒，剪切盒包括通过固定螺栓固定在一起的上剪切盒5和下剪切盒4，上剪切盒5和下剪切盒4的内腔同轴分布；机架1上固定有一与上剪切盒5固定在一起的后支撑座6，利用后支撑座6保障上剪切盒5在试验过程中的稳定性；同时，该试验仪还包括有托盘14、含有滚柱16的滚柱架15，下剪切盒4固定在托盘14内，托盘14平放在滚柱16上，滚柱架15固定在机架1上，在试验时，可以减少下剪切盒4与机架1之间的摩擦力，避免摩擦力对剪切数值的影响。机架1上表面一侧设置有用于对下剪切盒4水平施力的水平施力组件，该水平施力组件包括有涡轮丝杆升降机10、水平力值传感器9、用于驱动涡轮丝杆升降机10的驱动装置，水平力值传感器9一侧通过连接头13连接于涡轮丝杆升降机10的动力输出端、另一侧通过连接头13固定连接于下剪切盒4；该驱动装置包括有固定在机架1上的伺服电机2、与伺服电机2固定连接的减速机3、固定在减速机3上的主动链轮11、固定在涡轮丝杆升降机10的动力输入端的从动链轮12，主动链轮11与从动链轮12链传动连接。通过伺服电机2驱动涡轮丝杆升降机10对下剪切盒4水平施力，利用水平力值传感器9测定力值并传输给控制系统，通过操控伺服电机2可以调节水平施力大小及速度，速度稳定，数据准确度高。机架1上表面另一侧设置有用于对上剪切盒5垂直施力的垂直加载组件，该垂直加载组件包括有一水平分布的上横板8、竖向固定在上横板8上的垂直加载油缸7、垂直压力传感器20、一水平设置且与剪切盒同轴分布的压盘21，压盘21上表面中心位置处开设有球窝，垂直压力传感器20的球头同轴分布地固定在压盘21的球窝内，且垂直压力传感器20通过油缸接头18固定连接于垂直加载油缸7底部伸缩端，上横板8通过四个竖向分布的立柱17固定连接在机架1上，一立柱17上固定有用于检测下剪切盒剪切位移的位移传感器19。通过垂直加载油缸7驱动压盘21下移施加竖向载荷，并利用垂直压力传感器20测定数据，而且通过操控垂直加载油缸7可以施加不同载荷值。将土壤放置于剪切盒中，当土壤固结后，取下上剪切盒与下剪切盒上的固定螺栓，启动垂直加载油缸施加预定载荷，然后利用涡轮丝杆升降机对下剪切盒施加预定水平力开始剪切试验。在垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，求破坏时的剪应力和剪切位移。本发明可以减少手工劳动强度，减小试验误差，操作方便，速度稳定，试验数据稳定可靠。而且，本发明试验仪的压盘21内设置有加热元件，托盘14内设置有制冷元件；利用加热元件和制冷元件可以为土壤模拟出不同的温度条件，测定在不同温度条件下的试验数据，适用性强。具体的加热元件和制冷元件可以采用与外界循环连通的液态介质，也可以采用加热片和制冷片等，只要能够满足本发明功能需求即可，此处不再详述。

权利要求：1.土壤冻融直剪试验仪，包括有机架，机架上设置有用于放置土壤的剪切盒，剪切盒包括通过固定螺栓固定在一起的上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒和下剪切盒的内腔同轴分布，机架上表面一侧设置有用于对下剪切盒水平施力的水平施力组件，机架上表面另一侧设置有用于对上剪切盒垂直施力的垂直加载组件，其特征在于：所述机架上固定有一与上剪切盒固定在一起的后支撑座，所述水平施力组件包括有涡轮丝杆升降机、水平力值传感器，水平力值传感器一侧通过连接头连接于涡轮丝杆升降机的动力输出端、另一侧通过连接头固定连接于下剪切盒，所述垂直加载组件包括有一水平分布的上横板、竖向固定在上横板上的垂直加载油缸、垂直压力传感器、一水平设置且与剪切盒同轴分布的压盘，压盘上表面中心位置处开设有球窝，垂直压力传感器的球头同轴分布地固定在压盘的球窝内，且垂直压力传感器通过油缸接头固定连接于垂直加载油缸底部伸缩端，上横板通过四个竖向分布的立柱固定连接在机架上，一立柱上固定有用于检测下剪切盒剪切位移的位移传感器。2.根据权利要求1所述的土壤冻融直剪试验仪，其特征在于：还包括有托盘、含有滚柱的滚柱架，所述下剪切盒固定在托盘内，托盘平放在滚柱上，滚柱架固定在机架上。3.根据权利要求2所述的土壤冻融直剪试验仪，其特征在于：所述压盘内设置有加热元件，托盘内设置有制冷元件。4.根据权利要求1所述的土壤冻融直剪试验仪，其特征在于：还包括有用于驱动涡轮丝杆升降机的驱动装置，该驱动装置包括有固定在机架上的伺服电机、与伺服电机固定连接的减速机、固定在减速机上的主动链轮、固定在涡轮丝杆升降机的动力输入端的从动链轮，主动链轮与从动链轮链传动连接。

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