原位直剪仪结构方案设计

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1、第53卷第6期农业装备与车辆工程2015年6月Vol．53No．6AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING农业装备与车辆工程June2012015年5doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．06．008原位直剪仪结构方案设计李军，金嗣淳，别尔德别克·吾赞（100072北京市装甲兵工程学院机械工程系）［摘要］介绍了一种原位直剪仪的结构方案以及该原位直剪仪的使用方法，实现了土壤样本最小扰动条件下的静态土壤参数和动态土壤参数的测量，兼顾便携

2、性和测量的精确性，对地面力学的试验研究有所帮助。［关键词］直剪仪；结构；使用方法［中图分类号］TU415［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2015)06-0030-04StructuralPlanofApplicationforSituDirectShearDeviceLiJun，JinSichun，BierdebiekeWuzan（DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing1000

3、72，China）［Abstract］AstructuralplanandmethodofapplicationforaSitudirectsheardeviceisintroduced，whichcanbeachievedtomeasurestaticanddynamicsoilparameterswithminimumspecimendisturbanceandbegoodportabilityandaccuracy．Thestructuralplancouldhavesomehelpforter

4、ramechanicsexperimentalstudy．［Keywords］directsheardevice；structure；methodofapplication0引言1结构方案直剪仪主要应用于测量土壤的抗剪切强度参原位直剪仪结构方案如图1所示。数内摩擦角和凝聚力的值，由于其试验操作方便，18在工程中仍广泛应用。现阶段，直剪仪主要有两大234567类：第一类是室内用直剪仪，试验样品土壤主要用环形刀从野外获取，这就导致了土壤样品的扰动，[1]不足以代表野外土壤的实际状态，对于灵敏度较高的软粘土

5、，扰动所导致的测量值影响更加明显，9室内用直剪仪的改进型，主要集中在应变控制和1413121110参数获取的机电化，采用电机实现应变控制和传1．底板2．电机3．牵引轴4．水平调节杆5．钢丝导向杆感器的参数测取，但仍无法排除土壤样品所受扰6．位移传感器7．上方形盒8．配重9．下方形盒10．导向挡板动的影响；第二类是便携式直剪仪，比如十字板剪11．拉力架12．拉力传感器13．钢丝14．传动齿轮力仪或扭翼式剪切测量仪，虽然可以直接用于野图1原位直剪仪结构图外测试，但由于其结构的限制无法获取准确的参Fig.1

6、Structuredrawingofsitudirectsheardevice数，不宜用于理论的研究，更适合实际的应用判原位直剪仪整体尺寸为750mm×280mm×断。与此同时，无论是室内直剪仪还是野外便携式200mm。虽然圆环形的土壤取样器对土壤的扰动直剪仪，主要应用于土力学领域，所测值代表静态较小，但是由于圆形土壤样本在剪切面应力分布土壤参数，应用于地面力学时有一定的局限性，不[2]不均匀，为减小这种不均匀性，将取样器设计成足以代表真实情况。基于以上情况，设计了一种原方形，上下方形盒对合在一起构成

7、土壤取样容器，位直剪仪，在最大化减小土壤样本扰动的前提下，对合面即为剪切试验的剪切平面。方形盒内尺寸精确测量土壤的抗剪切强度参数，并可进行动态为100mm×100mm，尺寸的确定主要出于以下原剪切试验。因考虑：（1）相对较大尺寸的土壤样本剪切面在数据的测量方面更加可靠，外界的干扰以及测量的收稿日期：2015－03－25修回日期：2015－04－23第53卷第6期李军等：原位直剪仪结构方案设计31误差对其影响有限；（2）考虑到土壤取样的方便圆顶螺钉抬起，减小其与底板和左右导向板之间性，尺寸不宜过大；（3

8、）考虑到整个仪器的便携性；的摩擦阻力，从而影响试验的数据测量和试验的（4）在做动态剪切试验时，为了更接近实际装甲车结果。辆对地面的压强大小，以达到相近的压强数值，配直剪仪的配重采取最简便的重物直接加载方重的大小尺寸限制。权衡各方面原因，在确定的尺式。现有直剪仪正压力加载装置采用的杠杆加载，寸范围内选取了100mm×100mm作为土壤样本只适用于慢剪试验，在动态快剪试验中由于土壤[3]的界面尺寸大小。的剪胀使得剪切过程中正压力减小。与此同时，底板上开有同样