[发明专利]一种岩石节理自由平剪系统和方法

权利要求书

1.一种岩石节理自由平剪系统，其特征在于，所述系统包括：固定剪切部、活动剪切部、刚性框架、法向驱动机构、第一剪向驱动机构和第一滑轨，其中，

所述固定剪切部具有沿法向方向延伸的第一空腔，并能够被固定在刚性框架中，其中，第一空腔具有能够使第一节理试样通过的第一开口，第一空腔能够容纳第一节理试样并具有能够限制第一节理试样与第一空腔相对运动的形状；

所述活动剪切部具有沿法向方向延伸的第二空腔，其中，第二空腔具有能够使第二节理试样通过的第二开口，第二空腔能够容纳第二节理试样并具有能够限制第二节理试样与第二空腔相对运动的形状，且所述活动剪切部以所述第二开口面向所述第一开口的方式设置；

所述法向驱动机构能够向活动剪切部提供法向驱动力，在法向驱动力的作用下，活动剪切部能够带动第二节理试样向第一节理试样运动，使第一、第二节理试样相对的两个节理面接触并发生挤压变形；

所述第一滑轨沿第一剪切方向设置在刚性框架上，所述第一剪切方向与所述法向方向垂直；

所述第一剪向驱动机构能够通过伸缩作用力使活动剪切部沿第一剪切方向在第一滑轨上进行平移滑动；

所述系统还包括第二剪向驱动机构和第二滑轨，其中，

所述第二滑轨沿第二剪切方向延伸并将所述第一滑轨与所述活动剪切部连接，所述第二剪切方向与所述法向方向垂直并与所述第一剪切方向垂直；

所述第二剪向驱动机构能够通过伸缩作用力使活动剪切部沿第二剪切方向在第二滑轨上进行平移滑动。

2.根据权利要求1所述的岩石节理自由平剪系统，其特征在于，所述第一、第二节理试样都包括棱柱段和圆柱段，其中，每个节理试样圆柱段的圆形表面为节理面。

3.根据权利要求2所述的岩石节理自由平剪系统，其特征在于，所述系统还包括设置在第一滑轨上并与第二滑轨固定相连的滑座，所述滑座能够通过第二滑轨带动活动剪切部在第一滑轨上滑动。

4.根据权利要求2所述的岩石节理自由平剪系统，其特征在于，所述系统还包括传感器和计算机，所述传感器能够实时采集所述法向驱动机构、第一剪向驱动机构和第二剪向驱动机构中至少一个的驱动信息，所述计算机能够将所述采集的驱动信息进行分析处理，并根据处理结果反馈调节所述法向驱动机构、第一剪向驱动机构和第二剪向驱动机构中至少一个的驱动行为，其中，所述驱动信息包括驱动力的大小、驱动力作用点的位置和变形速率。

5.根据权利要求1所述的岩石节理自由平剪系统，其特征在于，所述固定剪切部包括固定剪切内盒和固定剪切外盒，其中，

所述固定剪切内盒具有所述第一空腔和所述第一开口，

所述固定剪切外盒具有贯穿盒身的第三空腔，并能够被固定在刚性框架上，第三空腔具有能够使固定剪切内盒通过的开口，第三空腔能够容纳固定剪切内盒全部盒身，并能够限制固定剪切内盒相对于固定剪切外盒在与法线垂直方向上发生运动，以及能够限制固定剪切内盒相对于固定剪切外盒发生转动。

6.根据权利要求5所述的岩石节理自由平剪系统，其特征在于，所述活动剪切部包括活动剪切内盒和活动剪切外盒，其中，

所述活动剪切内盒具有所述第二空腔和所述第二开口，

所述活动剪切外盒具有贯穿盒身的第四空腔，第四空腔具有能够使活动剪切内盒通过的开口，第四空腔能够容纳活动剪切内盒部分盒身，并能够限制活动剪切内盒相对于活动剪切外盒在与法线垂直方向上发生运动，以及能够限制活动剪切内盒相对于活动剪切外盒发生转动。

7.根据权利要求6所述的岩石节理自由平剪系统，其特征在于，活动剪切内盒还包括设置在活动剪切内盒顶面的承载台，所述法向驱动机构包括能够传递法向驱动力的加载端，其中，

所述承载台上固定有可转动的滚珠，所述承载台和所述法向驱动机构的加载端能够通过滚珠产生相对运动；

或者，所述系统还包括设置在所述承载台上表面的滚珠板，所述承载台和所述法向驱动机构的加载端能够通过所述滚珠板产生相对运动；

或者，所述法向驱动机构的加载端的底部固定有可转动的滚珠，所述承载台和所述法向驱动机构的加载端能够通过滚珠产生相对运动。