[发明专利]便携式现场室内两用岩体结构面直剪试验仪

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学试验领域，具体涉及在岩石力学试验中用于获取结构面抗剪强度参数及变形参数的一种新型便携式结构面直剪仪。

背景技术

传统便携式结构面直剪试验仪有以下缺点：

（1）浇注时，在半个样模内加少量的水泥砂浆，将试样居中放入，使受剪面高出样模边框4-5mm，并使之水平；同时保持剪切方向与模具框长边方向一致，随后注入水泥砂浆填满捣实。在完成以上操作步骤时，由于人眼的视觉误差，结构面很难保证水平。通过对大量浇注制备好的结构面样的测量数据统计工作，发现制备好的结构面样品普遍存在误差角（结构面与水平面的夹角），约在5°左右，不能精确的使结构面与水平面平行。试验时，由于误差角的影响，竖向和水平向加载系统施加的垂直向压力与水平向压力会在结构面处产生应力分解实际作用到结构面上的应力与测得的应力值存在差异，最后经过试验数据分析得到的结构面抗剪强度参数必然会存在误差。

（2）由于模具本身的问题，拆模后，试样与结构面直剪试验仪剪切装置大小的不一致，往往需要将试样打磨后才能做剪切试验，这样甚至会造成结构面在剪切前发生错动，造成样品的报废。

（3）结构面直剪试验仪在施加水平力的作用会引起上部结构的运动，使千斤顶也发生相对滑动，因此会有额外的力矩产生，会造成对试验结果的影响。

（4）结构面直剪试验仪在水平力作用下可以没有限制的移动，如果试验时产生过大的剪切位移不仅无意义，还会干扰正确读数。

（5）结构面取样后，会由于人为因素（如搬运等）造成的结构面样品的扰动，对结构面的强度测试结果会产生较大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种便携式现场室内两用岩体结构面直剪试验仪，以解决上述传统结构面直剪仪存在的问题。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的便携式现场室内两用岩体结构面直剪试验仪，包括制样剪切盒和剪切试验装置，其中：制样剪切盒主要由剪切盒外壳、拆模片和装在固定螺杆端部的夹持片组成，剪切盒外壳由旋钮与拆模片固定，固定螺杆装在拆模片上；剪切试验装置主要由剪切试验装置外框、竖向承压板、水平向承压装置、传感器和千斤顶组成，竖向承压板装在剪切试验装置外框的上部且位于传感器和千斤顶之间，水平向承压装置装在剪切试验装置中的滚动轴组上。

所述剪切盒外壳可由上、下两部分组成，它们通过连杆和多个螺栓固定在一起。

所述的夹持片可由两片橡胶片制成，其一侧与固定螺杆端部相连，另一侧用于夹持结构面样品。

所述剪切试验装置外框为金属外壳，呈规则长方体状，长方体5个面为金属表面；另一个1个表面为空心状，该表面设置透明玻璃门板。

所述手动油压千斤顶有两个，分别是水平向手动油压千斤顶、竖直向手动油压千斤顶，它们均由千斤顶卡具用螺栓分别固定在剪切试验装置外框的外侧中部。

所述传感器包括竖直向荷载传感器、水平向荷载传感器、竖直向位移传感器和水平向位移传感器，其中：竖直向荷载传感器装在竖直向手动油压千斤顶和千斤顶卡具之间的凹槽中，水平向荷载传感器装在水平向手动油压千斤顶与千斤顶卡具之间的凹槽内，竖直向位移传感器装在竖向承压板下方剪切试验装置外框向内突出部分的中心处，水平向位移传感器装在剪切试验装置外框下半部分内侧与水平向承压装置之间。

所述水平向承压装置右端与水平向手动油压千斤顶接触，水平荷载正是通过该水平向承压装置传递到结构面样品上；水平向承压装置的最右端可插入剪切试验装置外框中，在进行每次试验前起到使水平向承压装置复位的作用。

本发明还设置了位移限制及复位机构，其中：位移限制机构用于防止结构面样品下盘发生过大的水平位移，该机构通过设置剪切试验装置外框与水平向承载装置间的左端空隙最大移动距离为1.5cm，以保证结构面剪切时，不产生过大位移。复位机构主要方便在试验结束后将水平向承压装置回复原位，该机构通过剪切试验装置外框留有凹槽与水平向承压装置前端突起相配套，通过每次试验前推动水平承载装置至最右端，即将其右端部与完全插入外框凹槽内，实现复位。

本发明提供的上述便携式现场室内两用岩体结构面直剪试验仪，适用于现场或室内的岩体结构面直剪试验。

本发明可以采用包括以下步骤的方法对岩体结构面进行直剪试验：

（1）制样：

利用制样剪切盒上的夹持片调整结构面误差角：