一种保持垂直度的十字板装置

1.本发明涉及岩土测试领域，具体涉及一种保持垂直度的十字板装置。


背景技术：

2.十字板剪切试验是一种用十字板测定饱和软黏土不排水抗剪强度及灵敏度的试验，属于土体原位测试试验的一种。它是将十字板头由钻孔压入孔底软土中，以均匀速度转动，通过测量系统，测得其转动时所需力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。由十字板剪切试验测得的抗剪强度代表孔内土的天然强度。
3.由于十字板抗剪强度指标客观真实地反映了软土地基的真实强度。所以设计者越来越多地选择采用十字板抗剪强度指标进行软土地基的稳定性计算。全面地掌握十字板抗剪强度的影响因素，对客观合理地评价软土地基的抗剪强度，具有十分重要的实用价值，是求算地基承载力、围堤稳定、软粘土的灵敏度及固结历史等地基力学参数不可缺少的原位测试手段。
4.十字板剪切仪是十字板剪切试验中不可缺少的试验仪器，一般由探杆及十字板头组成，在进行测量时，通常采用手压探杆将十字板头打设到相应深度进行测量，这种方式比较费力，测量完成后将探杆取出也较为费力，而且探杆插入的垂直度难以保证，特别是当测量深度较深时，若探杆不是垂直贯入，测量结果将会产生较大误差。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对以上问题提供一种能够减轻操作人员工作强度，较少对土体扰动，测量结果更加精确的保持垂直度的十字板装置。
6.为达到上述目的本发明公开了一种保持垂直度的十字板装置，包括箱体，其结构特点是：箱体中设有探杆，探杆上下延伸且可上下移动，箱体中转动安装有主动辊和从动辊，主动辊和从动辊分别压靠在探杆的左右两侧，箱体上安装有用于驱动主动辊转动的第一电机。
7.采用上述结构后，主动辊和从动辊分别压靠在探杆的左右两侧，工作时由第一电机驱动主动辊转动，从而带动探杆向下动作，将十字板插入到待测土体中，实验完成后，第一电机带动主动辊反向转动，从而将探杆带离出被测土体，本设备便于在测试过程中将十字板垂直导入到待测土体中，减轻操作人员工作强度，较少对土体扰动，保证测量结果的精确性。
8.优选的，箱体中安装有滑轨，滑轨左右延伸，滑轨上滑动安装有滑块，从动辊转动安装在滑块上，箱体中安装有用于驱动滑块左右移动的滑块驱动机构。从动辊能够横向滑动，从而调整主动辊和从动辊的间距，从而方便将直径大小不同的探杆安装到设备上。
9.关于滑块驱动机构的具体结构，滑块驱动机构包括安装在箱体中的第二电机，第二电机的输出轴上安装有第二丝杠，滑块上设有与第二丝杠相匹配的螺纹孔，第二丝杠穿过螺纹孔与滑块螺纹配合。第二电机转动能够带动第二丝杠旋转，从而带动滑块上的从动
辊横向移动。
10.优选的，箱体的前后内侧壁上均安装有滑轨，两个滑轨上均设有与其相配合的滑块，从动辊上安装有支撑轴，支撑轴贯穿从动辊向两侧伸出，支撑轴的两端分别安装在两个滑块上。增强对于从动辊的支撑强度。
11.为了方便夹持直径大小不同的探杆，主动辊的外圆面上设有用于夹持探杆的内凹面，内凹面环绕主动辊一周，从动辊的大小、结构与主动辊相同。内凹面截面呈环形状，方便夹持直径大小不同的探杆。
12.优选的，探杆的外侧面和内凹面上设有相互对应的摩擦纹。方便将主动辊和从动辊上的动力传递到探杆上。
13.为了保证探杆的垂直度，箱体上部安装有支撑筒，探杆贯穿支撑筒和箱体，支撑筒中安装有第一导引瓦和第二导引瓦，第一导引瓦和第二导引瓦呈弧形状，第一导引瓦和第二导引瓦的内弧面上滚动安装有滚珠，滚珠嵌入在第一导引瓦或第二导引瓦中并且向外凸起，第一导引瓦和第二导引瓦相互扣合组成环绕探杆的导引筒。探杆上部由第一导引瓦和第二导引瓦进行导向，探杆下部由主动辊和从动辊进行导向，从而保证探杆的垂直度，通过滚珠使得工作状态下导引瓦与探杆的接触面呈现滚动摩擦，保证探杆动作顺畅。
14.优选的，支撑筒中安装有导引套，导引套横向延伸，第二导引瓦滑动安装在导引套中，第二导引瓦上安装有第一丝杠，第一丝杠端部穿过支撑筒向外伸出，支撑筒侧部转动安装有手轮，手轮上设有与第一丝杠相匹配的丝母，第一丝杠穿过丝母并与其螺纹配合。转动手轮，第一丝杠会带动第二导引瓦沿着导引套横向移动，从而使第一导引瓦和第二导引瓦导向能够适配直径大小不同的探杆。
15.优选的，探杆设有多个，探杆的上下两端设有能够与相邻探杆配合的外螺纹或内螺纹，位于最上端的探杆上设有转杆，位于最下端的探杆上设有十字板。将探杆设置成多个，便于探杆携带，转杆方便工作过程实验人员转动探杆。
16.优选的，箱体向下敞口，箱体下部设有挡沿，挡沿上滑动安装有底板，底板滑动安装在挡沿上部，底板上开设有多个导向孔，多个导向孔对应不同直径大小的探杆，支撑筒上部设有水平气泡。通过移动底板调整导向孔的位置，与上方的主动辊和从动辊一起，保障探杆的垂直度。水平气泡方便工作人员调整设备的水平度。
17.综上所述，本发明的有益效果在于：本设备便于在测试过程中将十字板垂直导入到待测土体中，减轻操作人员工作强度，较少对土体扰动，保证测量结果的精确性。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；图2为主动辊和从动辊的结构示意图；图3为设备的俯视结构示意图；图4为探杆的配合结构示意图；图5为导引瓦的结构示意图；图6为导引瓦上滚珠的排列结构示意图。
19.图中：支撑筒1、转杆2、水平气泡3、第一导引瓦4、第二导引瓦5、手轮6、第一丝杠7、导引套8、箱体9、主动辊10、从动辊11、底板12、导向孔13、挡沿14、探杆15、第一电机16、滑轨
17、第二丝杠18、第二电机19、滑块20、支撑轴21、摩擦纹22、滚珠23。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
21.下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。
22.一种保持垂直度的十字板装置，包括箱体9，箱体9中设有探杆15，探杆15上下延伸且可上下移动，箱体9中转动安装有主动辊10和从动辊11，主动辊10和从动辊11分别压靠在探杆15的左右两侧，箱体9上安装有用于驱动主动辊10转动的第一电机16。参照附图1，采用上述结构后，主动辊10和从动辊11分别压靠在探杆15的左右两侧，工作时由第一电机16驱动主动辊10转动，从而带动探杆15向下动作，将十字板插入到待测土体中，实验完成后，第一电机16带动主动辊10反向转动，从而将探杆15带离出被测土体，本设备便于在测试过程中将十字板垂直导入到待测土体中，减轻操作人员工作强度，较少对土体扰动，保证测量结果的精确性。
23.参照附图2，箱体9中安装有滑轨17，滑轨17左右延伸，滑轨17上滑动安装有滑块20，从动辊11转动安装在滑块20上，箱体9中安装有用于驱动滑块20左右移动的滑块20驱动机构。从动辊11能够横向滑动，从而调整主动辊10和从动辊11的间距，从而方便将直径大小不同的探杆15安装到设备上。参照附图2，关于滑块20驱动机构的具体结构，滑块20驱动机构包括安装在箱体9中的第二电机19，第二电机19的输出轴上安装有第二丝杠18，滑块20上设有与第二丝杠18相匹配的螺纹孔，第二丝杠18穿过螺纹孔与滑块20螺纹配合。第二电机19转动能够带动第二丝杠18旋转，从而带动滑块20上的从动辊11横向移动。
24.参照附图2，箱体9的前后内侧壁上均安装有滑轨17，两个滑轨17上均设有与其相配合的滑块20，从动辊11上安装有支撑轴21，支撑轴21贯穿从动辊11向两侧伸出，支撑轴21的两端分别安装在两个滑块20上。增强对于从动辊11的支撑强度。
25.参照附图2，为了方便夹持直径大小不同的探杆15，主动辊10的外圆面上设有用于夹持探杆15的内凹面，内凹面环绕主动辊10一周，从动辊11的大小、结构与主动辊10相同。内凹面截面呈环形状，方便夹持直径大小不同的探杆15。
26.参照附图4，探杆15的外侧面和内凹面上设有相互对应的摩擦纹22。方便将主动辊10和从动辊11上的动力传递到探杆15上。
27.参照附图1、附图6，为了保证探杆15的垂直度，箱体9上部安装有支撑筒1，探杆15贯穿支撑筒1和箱体9，支撑筒1中安装有第一导引瓦4和第二导引瓦5，第一导引瓦4和第二导引瓦5呈弧形状，第一导引瓦4和第二导引瓦5的内弧面上滚动安装有滚珠23，滚珠23嵌入在第一导引瓦4或第二导引瓦5中并且向外凸起，滚珠23设有多个且均布在导引瓦的内弧面上,第一导引瓦4和第二导引瓦5相互扣合组成环绕探杆15的导引筒。探杆15上部由第一导引瓦4和第二导引瓦5进行导向，探杆15下部由主动辊10和从动辊11进行导向，从而保证探杆15的垂直度，通过滚珠23使得工作状态下导引瓦与探杆15的接触面呈现滚动摩擦，保证探杆15动作顺畅。参照附图1，支撑筒1中安装有导引套8，导引套8横向延伸，第二导引瓦5滑动安装在导引套8中，第二导引瓦5上安装有第一丝杠7，第一丝杠7端部穿过支撑筒1向外伸出，支撑筒1侧部转动安装有手轮6，手轮6上设有与第一丝杠7相匹配的丝母，第一丝杠7穿
过丝母并与其螺纹配合。转动手轮6，第一丝杠7会带动第二导引瓦5沿着导引套8横向移动，从而使第一导引瓦4和第二导引瓦5导向能够适配直径大小不同的探杆15。
28.参照附图4，探杆15设有多个，探杆15的上下两端设有能够与相邻探杆15配合的外螺纹或内螺纹，位于最上端的探杆15上设有转杆2，位于最下端的探杆15上设有十字板。将探杆15设置成多个，便于探杆15携带，转杆2方便工作过程实验人员转动探杆15。
29.参照附图1，箱体9向下敞口，箱体9下部设有挡沿14，挡沿14上滑动安装有底板12，底板12滑动安装在挡沿14上部，底板12上开设有多个导向孔13，多个导向孔13对应不同直径大小的探杆15，支撑筒1上部设有水平气泡3。通过移动底板12调整导向孔13的位置，与上方的主动辊10和从动辊11一起，保障探杆15的垂直度。水平气泡3方便工作人员调整设备的水平度。
30.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。