[发明专利]一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒

说明书

技术领域

本发明涉及一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，具体地说是一种对软岩室内剪切试验软岩试样的饱水养护和剪切的饱水剪切盒，尤其是能脱离剪切流变仪进行独立的浸水饱和的饱水剪切盒。

背景技术

软岩遇水后力学性质软化规律的研究，是水-岩相互作用研究的重要课题之一。由于软岩强度低，本身存在各种原、次生结构面，并且部分软岩富含膨胀性的粘土矿物，当岩样饱水时易膨胀崩解、产生裂缝，给软岩浸水试验研究造成了很大的困难，同时对研究软岩浸水软化规律提出了很高的挑战。目前，中科院岩土所制造的JQ-200型岩石剪切流变仪只能将岩样的下半部分装入剪切盒中，使岩样上半部分暴露于空气中，该岩石剪切流变试验系统对软岩在饱水状态下进行剪切试验时的影响考虑还不够充分，对软岩饱水剪切实验并不完全适用。

由于对软岩浸水后力学性质软化的研究存在上述的困难，要解决以上难题，最大的技术难关是开发和设计出能同时满足软岩浸水和进行剪切试验操作的饱水剪切盒。在整个试验过程中，如何能保证在长期浸水条件下，岩样不发生掉块，崩解和剥离等现象，又能在达到预定的浸水天数下进行剪切试验，是很多同行学者努力探索解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术存在的问题，提供一种适用于软岩在饱水过程中的岩样养护与剪切的软岩水岩相互作用饱水剪切盒，以满足对软岩水-岩相互作用研究的实际需要。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，包括上剪切盒和下剪切盒，所述的上剪切盒由前板与U形框体组成，前板与U形框体均设有前板连接螺栓孔和前板连接定位插销孔，上剪切盒的前板与U形框体通过螺栓和定位插销连接成无底无盖的上剪切盒；下剪切盒两侧设有滚珠槽，下部设有盒底；上剪切盒和下剪切盒通过插销和提销连接成一个立方体，在上剪切盒与下剪切盒形成的内腔四角设有进水孔。

本发明所述的插销插在上剪切盒的插销孔与下剪切盒的无丝纹插销孔中，所述的提销的尾部设有螺纹，通过上剪切盒的提销孔后旋入下剪切盒的有丝纹提销孔中，提销的头部设有一个提手横杆。所述的下剪切盒两侧设有的滚珠槽内安装有滚珠，上剪切盒与下剪切盒之间通过滚珠接触。

本发明的饱水剪切盒通过插销和提销将上下剪切盒连接为一个立方体，可以使剪切盒在水盆或桶中进行均匀的饱水，防止软岩试样遇水膨胀、崩解掉块，有利于岩样的养护。试验时，通过提销提起可将整个饱水剪切盒嵌入主机平台内，使下剪切盒和主机连接为一体；然后拆卸上剪切盒前侧板，使岩样沿软弱面自由剪切。针对软岩水-岩相互作用所设计的饱水剪切盒，可使剪切盒成为一个独立剪切仪主机体外的饱水试验装置，因此可以按需求加工多个剪切盒，同时进行一组多个岩样的饱水剪切，这样大大的缩短了试验周期，具有很强的实用性。

应用本发明的软岩水岩相互作用饱水剪切盒进行软岩饱水剪切试验，其步骤为：

(1)根据试验需求加工好多个剪切盒，装样时先将多个软岩样品分别放入下剪切盒，再将上剪切盒套在岩样上，通过插销和提销将上下剪切盒连接为一体，成为一个独立的完整的岩样饱水剪切盒；上、下剪切盒之间通过滚珠接触。

(2)将装了软岩样的饱水剪切盒在水盆或桶中进行均匀的饱水。

(3)试验时，通过提销将装有软岩样的饱水剪切盒移出水盆或桶，嵌入主机平台内，使下剪切盒和主机连接为一体。通过剪切仪的球面压板的滚动，消除了岩样与传力板间的摩擦力；拆卸上剪切盒的前板，使岩样沿自由软弱面产生剪切破坏。

本发明的饱水剪切盒与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的饱水剪切盒解决了软弱岩样遇水崩解掉块的问题，保持了岩样的整体性，利于岩样的养护，使试样渗水更均匀，减小了试验结果的误差。

2、本发明的饱水剪切盒结构简单、使用方便，丰富了岩石剪切仪器中剪切盒的型式。进行试验或研究时，可按照试验设计要求，配备多个饱水剪切盒同时进行饱水试验，将大大的缩短试验周期。本发明的饱水剪切盒适应于软岩水-岩相互作用研究，对于岩石室内软岩水-岩相互作用饱水剪切试验的优化设计具有一定的参考价值，具有很强的实用性。

附图说明

图1为本发明饱水剪切盒结构示意图。

图2为本发明提销、插销的结构示意图。

图3为本发明的上剪切盒前板主视示意图。

图4本发明上剪切盒的俯视示意图。

图5为图4侧视示意图。

图6为本发明下剪切盒结构主视示意图。

图7为图6俯视示意图。