[发明专利]一种软岩剪切流变仪

说明书

一种软岩剪切流变仪，左剪切盒上端设有CCD芯片支架、支架，CCD芯片支架、支架之间连接挡光片，挡光片连接右剪切盒，右剪切盒上方通过杠杆经过杠杆系统支点与杠杆系统支架相连接，杠杆前端通过可移动滑套连接砝码，右剪切盒一面通过小滑轮连接金属隔板，金属隔板连接千斤顶，向测试岩样施加水平向轴向力、竖直方向上剪切力，试样发生剪切变形，挡光片将相对于左剪切盒的可见光源和CCD作相对运动，从而改变了通过方形孔光线照射在CCD上的位置，通过信号采集电路，获得CCD输出信号，可测量岩样的剪切变形量的大小，具有结构简单、造价低廉、剪切力稳定、变形测量精度高且易于自动检测与记录等特点；适用于软岩、软弱夹层或土的剪切流变试验。

技术领域

本发明涉及软岩的剪切流变试验装置，具体涉及一种软岩剪切流变仪。

背景技术

俗语说“万物皆流”，随着材料力学、损伤力学的发展，各种材料随时间变化的变形特征引起人们越来越多的重视。在岩土工程领域，岩体流变特性对于一些重大工程的长期安全性和稳定性有着重大影响。软岩、软弱夹层等由于其本身的结构特征，流变效应明显，对含软弱夹层的高陡矿山边坡、水库大坝、库岸边坡、隧道等工程的稳定性起着决定性的作用。因此对软岩或软弱夹层开展剪切流变试验显得尤为重要，这也促进了剪切流变仪器发展。

对岩石开展剪切流变基本步骤是：1）将岩石加工厂标准试样，置于剪切盒中；2）对剪切盒施加一定的轴向应力；3）分等级施加剪应力，并读取剪应力施加的瞬时变形值及在一定时间间隔内测读剪切蠕变值。

剪切流变仪种类虽较多，但其工作方式绝大部分为在竖直方向施加一定的轴向载荷，然后在水平方向施加剪应力，且变形量的读取方式多为采用千分尺或采用在岩样表面贴位移应变片的方式。采用千分尺读数主观因素影响太大，且不能进行自动化采集，不适用于蠕变时间较长的场合；而采用位移应变片的方式，则测试结果受干扰因素太多，如应变片的位置、分布方式等，且受岩样本身的缺陷影响比较大。另外，对于剪切蠕变实验来讲，所施加的分级剪应力在长时间内蠕变变形过程中的稳定性尤为重要，现有仪器多采用伺服加载方式或采用储能器的方式进行应力补偿，这些方式虽精度较高，但是结构复杂，成本很高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种软岩剪切流变仪，通过千斤顶向金属隔板施加水平向轴向力于测试岩样上，右剪切盒上方固定于一杠杆系统左端，杠杆系统右端则悬挂一定质量的砝码，对剪切盒施加竖直方向上的剪切力，在左剪切盒上安装可见光源发射管和CCD芯片，并使光源和CCD芯片支架相对放置，在右剪切盒上固定左侧竖直部分开有方形孔的挡光片，使其位置在光源发射管与CCD之间，当右剪切盒由于竖直向上的剪应力的作用下，由于试样发生剪切变形，挡光片将相对于左剪切盒的可见光源和CCD作相对运动，从而改变了通过方形孔光线照射在CCD上的位置，然后通过信号采集电路，获得CCD的输出信号，即可测量岩样的剪切变形量的大小，具有结构新颖、便于拆卸、易于稳定应力水平、变形测量精度较高且易于数据自动化采集的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种软岩剪切流变仪，包括金属底板、小滑轮、金属隔板、千斤顶、砝码、可移动滑套，左剪切盒上端设有CCD芯片支架、支架，CCD芯片支架、支架之间设有挡光片，挡光片连接右剪切盒，右剪切盒上方通过杠杆经过杠杆系统支点与杠杆系统支架相连接，杠杆前端通过可移动滑套连接砝码，右剪切盒一面通过小滑轮连接金属隔板，金属隔板连接千斤顶，所述的左剪切盒、右剪切盒、金属隔板、杠杆系统支架同时置于金属底板上方；

所述的左剪切盒、右剪切盒、置于轨道内的相互连接的四个小滑轮、金属隔板、可施加向金属隔板的轴向压力的千斤顶组成金属底板竖直方向的剪切结构；

所述的CCD芯片支架、挡光片、支架组成剪切变形自动测试系统；

所述的砝码、可移动滑套、杠杆、杠杆系统支点、支架组成杠杆传递系统。