[发明专利]结构面抗剪强度尺寸效应试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构面抗剪强度尺寸效应试验机。

背景技术

目前国内外岩体结构面抗剪强度的确定方法主要有直剪试验法、室内模型试验法和经验估算方法等。通过直剪试验，结合工程地质勘测资料综合求取结构面抗剪强度的方法为国内岩体力学工作者所常用。从资料的检索看，国内外的直剪仪设备很多：如美国Durham Geo公司生产的LG-140大型高性能接触面直剪仪，英国ELE公司生产的大型直剪仪，美国GCTS公司生产的伺服控制直剪测试系统，清华大学研制的TH-20t大型土与结构接触面循环加载剪切仪，长江科学研究院土工研究所的室内DHJ60型叠环式剪切试验机，四川大学水电学院研制的粗粒土直剪仪，南京土壤仪器有限公司的NHRI-4000型高性能大接触面直剪仪。这些直剪仪都没考虑多尺度试样问题，即无法满足大跨度载荷和试样尺寸的测试。专利号为CN200910155107.2的大型岩体结构面直剪试验仪的多尺度转换系统无法消除横向载荷对法向液压缸的影响，人为因素影响剪切摩擦力值较大，无法实现试样定向移动和往复剪切，整体设备操作自动化低等缺点。解决现有直剪试验仪器只能测定单一试样的岩体结构面抗剪强度的缺点，但是受到设备的制约，小型系列试样在小型设备中进行测试，中型系列试样在中型设备中测试，大型系列试样在大型设备中测试。导致的后果是各设备的测试结果无法有效衔接。主要原因在于设备的制造精度不一，甚至加载方式不一，这必然影响到结果的可靠性。

发明内容

为了克服已有直剪仪的无法满足大跨度载荷和试样尺寸的测试、可靠性较差的不足,本发明提供了一种有效满足大跨度载荷和试样尺寸的测试、可靠性良好的结构面抗剪强度尺寸效应试验机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种结构面抗剪强度尺寸效应试验机，包括垂直加载机构、垂直移动机构、上试样水平支撑机构、剪切加载机构、下试样移动机构和框架；所述垂直加载机构安装在所述垂直移动机构上，垂直移动机构上下移动地安装在框架上；用以安装上部试样的上剪切盒固定在垂直加载机构下端，用以安装下部试样的下剪切盒固定在所述的下试样移动机构上，下试样移动机构安装在框架的工作平台上，所述上剪切盒两端安装在上试样水平支撑机构上，所述下剪切盒两端安装在剪切加载机构上，所述上试样水平支撑机构、剪切加载机构分别安装在框架的两侧。

所述的垂直加载系统包括导向杆、导向轴承座、连接座、第一力传感器、第一作动器和承载板，所述第一作动器固定在垂直移动机构的中间位置，第一作动器的活塞杆与第一力传感器通过连接座连接并且相互间在平面方向有较小的转动自由度。第一力传感器与承载板固定，承载板两端各安装导向杆，导向杆可沿着固定在垂直移动机构的导向轴承座上下移动。

所述的垂直移动机构包括第一升降液压缸、固定销和移动架。第一升降液压缸安装在框架上梁的两端，移动架两端的上部与第一升降液压缸活塞杆固定。移动架两端的侧边设置导向槽并可沿着安装在框架左立柱和框架右立柱的导轨上下移动。移动架两端的侧边设置销孔，可与垂直方向的框架左立柱和框架右立柱的某个销孔对中，并可安装销。

所述的剪切加载机构包括支撑块、第二力传感器、第一移动座、第二作动器、第二升降液压缸。支撑块与第二力传感器固定，第一移动座与第二作动器的缸体固定，第二升降液压缸与第一移动座固定并可带动它上下移动，第一移动座两侧设置导向槽并与框架的右立柱上导轨配合安装并沿着它上下移动。第二力传感器另一端与第二作动器的活塞杆固定。

所述的上试样水平支撑机构包括支撑缸、第二移动座、滚轮块和第三升降液压缸组成，支撑缸的缸体与第二移动座固定，第三升降液压缸的活塞杆与移动座固定。滚轮块可安装滚柱或滚珠，它与支撑缸活塞杆固定。

所述的下试样移动机构包括导轨、下试样安装台和限位板组成。多根（2到10根）导轨平行安装在框架的工作台上，下试样安装台与导轨的移动块连接并可使其沿着导轨移动，安装下试样的下试样剪切盒可通过下试样安装台的刻线定位并用螺栓等形式固定。右支撑板可与下试样剪切盒右上端连接，剪切加载机构的支撑块通过右支撑板34将力传递给下试样剪切盒，不同尺寸的试样可配置不同长度和宽度的下试样剪切盒和右支撑板以减少剪切加载机构中作动器的行程。限位板固定在框架的工作台上使得下试样安装台的初始位置位于垂向结构的中心和方便复位后的定位。

所述的下试样安装台和承载板上设置了螺纹孔和刻线。根据尺度试样的要求进行刻线定位，并且每种试样安放时设置了螺纹孔用于固定下试样剪切盒或上试样剪切盒。