直剪试验仪工作原理

直剪试验一般取三至四个相同的试样，在直剪仪中施加不同竖向压力，再分别对它们施加剪切力直至破坏，以直接测定固定剪切面上土的抗剪强度的方法。直接剪力试验仪，又称直剪仪，用以对土试样进行直接剪切试验的仪器。按施加水平推力的控制方式可分为应变控制式和应力控制式两类。

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，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，扰动所导致的测量值影响更加明显，室内用直剪仪的改进型，主要集中在应变控制和参数获取的机电化，采用电机实现应变控制和传感器的参数测取，但仍无法排除土壤样品所受扰动的影响。

第二类是便携式直剪仪，比如十字板剪力仪或扭翼式剪切测量仪， 虽然可以直接用于野外测试，但由于其结构的限制无法获取准确的参数，不宜用于理论的研究， 更适合实际的应用判断。与此同时，无论是室内直剪仪还是野外便携式直剪仪，主要应用于土力学领域，所测值代表静态土壤参数，应用于地面力学时有一定的局限性，不足以代表真实情况。

原位直剪仪整体尺寸为 750 mm×280 mm×200 mm。虽然圆环形的土壤取样器对土壤的扰动较小，但是由于圆形土壤样本在剪切面应力分布不均匀，为减小这种不均匀性，将取样器设计成方形，上下方形盒对合在一起构成土壤取样容器，对合面即为剪切试验的剪切平面。方形盒内尺寸为 100 mm×100 mm，尺寸的确定主要出于以下原因考虑：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误差对其影响有限；考虑到土壤取样的方便性，尺寸不宜过大；考虑到整个仪器的便携性；在做动态剪切试验时，为了更接近实际装甲车辆对地面的压强大小，以达到相近的压强数值，配重的大小尺寸限制。权衡各方面原因，在确定的尺寸范围内选取了 100 mm×100 mm 作为土壤样本的界面尺寸大小。底板上开有同样 100 mm×100 mm 的方形孔，用于穿过方形盒，并固定下方形盒位置。在底板周围处设计有 6 个水平调节杆，用于支撑并调节地板的位置状态。

直流电机安装在底板一端，通过传动齿轮使连接有钢丝绳的牵引轴转动，产生剪切力。钢丝导向杆用于使钢丝绳所产生的力与剪切面处于同一水平面内，保证测量的准确性。钢丝绳另一端与固连在拉力架上的拉力传感器连接。位移传感器安置在底板边侧，位移杆与拉力架相接触，用于测量剪切位移的大。

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