專利名稱：一種巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖石室內(nèi)直剪試驗技術(shù)，更具體涉及一種巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，屬于巖石力學技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
巖石及結(jié)構(gòu)面的室內(nèi)直剪試驗通常采用平推法，將巖石樣品置于下剪切盒內(nèi)，將上剪切盒蓋在巖石樣品上，在上、下剪切盒之間預留一定寬度的剪切縫，在上剪切盒上施加法向載荷，在下剪切盒上施加剪切載荷，使巖石樣品發(fā)生剪切破壞并以此來測量其剪切強度。根據(jù)國家相關(guān)試驗規(guī)范，在進行直剪試驗時，法向載荷和剪切載荷的作用方向應通過巖石樣品預定剪切面的幾何中心。在目前的巖石室內(nèi)直剪試驗中，上剪切盒是直接罩在巖石樣品上的，巖石樣品在法向載荷作用下會產(chǎn)生壓縮變形，為了確保法向載荷能夠傳遞到巖石樣品上而不是由剪切盒承擔，必須在上下剪切盒之間預留一定寬度的剪切縫，但由于巖石試樣加工存在差異，巖石樣品的高度各不相同，導致不同樣品試驗時的預留剪切縫寬度各不相同，無法保證剪切載荷通過預定剪切面的幾何中心，在試驗中經(jīng)常發(fā)生巖石樣品被扭斷而不是剪斷的現(xiàn)象，導致試驗失敗。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置， 包括上剪切盒，下剪切盒，以及設(shè)置在上剪切盒邊壁上的反力支座，所述的上剪切盒的盒體上下為貫通狀，在上剪切盒和下剪切盒之間設(shè)置有一對直列式滾珠排，一對直列式滾珠排相互平行，鑲嵌在下剪切盒前后兩個壁面頂部的凹槽中。所述的直列式滾珠排4凸出下剪切盒3頂面的高度彡1mm。所述的直列式滾珠排的長度與下剪切盒前后兩個內(nèi)壁面長度一致。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的剪切盒裝置采用了無頂蓋的上剪切盒以及上下剪切盒之間設(shè)置直列式滾珠排的結(jié)構(gòu)，無頂蓋的上剪切盒確保了法向載荷直接作用在巖石樣品上而不是由上剪切盒傳遞給巖石樣品，因此上下剪切盒之間無需預留剪切縫，由于直列式滾珠排的設(shè)置，上下剪切盒之間是直接的滑動接觸，實現(xiàn)了對巖石樣品剪切面的定位，這樣就能保證法向載荷和剪切載荷的作用方向通過巖石樣品剪切面的幾何中心，避免了試樣發(fā)生扭斷而不是剪斷的現(xiàn)象。本發(fā)明的巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置改變了傳統(tǒng)剪切盒的結(jié)構(gòu)，在用于直剪試驗時，由于上剪切盒采用無頂蓋方式，解決了因試樣尺寸加工差異導致的剪切縫寬度無法控制的問題，直列式滾珠排的設(shè)置實現(xiàn)了對巖石樣品剪切面的定位，避免了巖石樣品發(fā)生扭斷而不是剪斷的現(xiàn)象。本發(fā)明的剪切盒裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，操作方便，適用性廣。


附圖為本發(fā)明的巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。見附圖。巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，包括上剪切盒1，下剪切盒3。下剪切盒3為一沒有上蓋的方形盒體，制作材料采用高強度鋼，沿剪切運動方向一側(cè)的盒體側(cè)壁開有豁口， 以便給剪切位移留出空間，在下剪切盒3盒體的前后外壁上設(shè)置有拉力軸，試驗時通過拉力軸施加剪切載荷，在下剪切盒3盒體前后兩個壁面頂部開有凹槽，凹槽內(nèi)分別鑲嵌有直列式滾珠排4，所述的直列式滾珠排4凸出下剪切盒3頂面的高度< 1mm，直列式滾珠排4 的長度與下剪切盒3前后兩個內(nèi)壁面長度一致，一對直列式滾珠排4相互平行，以減小摩擦對剪切運動的影響，上剪切盒1置于設(shè)在下剪切盒3上的直列式滾珠排4上，上剪切盒1為一上下均無蓋的方形盒體，其內(nèi)空尺寸與下剪切盒3相同，制作材料采用高強度鋼，沿剪切運動方向一側(cè)的盒體側(cè)壁設(shè)有反力支座2，反力支座2為一條形契塊，與設(shè)在下剪切盒上的豁口相對應，反力支座2外端面呈圓弧狀，以保證施加的反力為線載荷，本發(fā)明的巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置的工作原理。試驗時，將整個剪切盒裝置放置在試驗機框架內(nèi)，在下剪切盒3與試驗機框架之間設(shè)有滾珠排，以減小摩擦對剪切運動的影響，巖石樣品放置于上剪切盒1與下剪切盒3 內(nèi)，巖石樣品上部放置2塊法向壓力板，在2塊法向壓力板之間放置滾珠排，以消除摩擦影響，試驗機通過法向壓力板對巖石樣品施加法向載荷，通過反力支座2施加的反力使上剪切盒1保持不動，通過設(shè)置在下剪切盒3上的拉力軸按預定方案施加剪切載荷，帶動下剪切盒3相對上剪切盒1產(chǎn)生剪切位移，并同時記錄法向位移和剪切位移，直至巖石樣品發(fā)生剪切破壞。整理剪切應力與剪切位移及剪切應力與法向位移的關(guān)系曲線，確定巖石樣品的剪切強度及剪切各階段的力學特征。
權(quán)利要求
1.巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，包括上剪切盒(1)，下剪切盒(3)，以及設(shè)置在上剪切盒(1)邊壁上反力支座O)，其特征在于所述的上剪切盒(1)的盒體上下為貫通狀， 在上剪切盒(1)和下剪切盒( 之間設(shè)置有一對直列式滾珠排G)，一對直列式滾珠排(4) 相互平行，鑲嵌在下剪切盒C3)前后兩個壁面頂部的凹槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，其特征在于所述的直列式滾珠排的長度為下剪切盒C3)前后兩個內(nèi)壁面長度一致。
3.如權(quán)利要求1所述的巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，其特征在于所述的直列式滾珠排凸出下剪切盒(3)頂面的高度< 1mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及巖石室內(nèi)直剪試驗技術(shù)，更具體涉及一種巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，屬于巖石力學技術(shù)領(lǐng)域。巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置，包括上剪切盒，下剪切盒，在上剪切盒和下剪切盒之間設(shè)置有一對直列式滾珠排，一對直列式滾珠排相互平行，鑲嵌在下剪切盒前后兩個壁面頂部的凹槽中。本發(fā)明的巖石室內(nèi)直剪試驗的剪切盒裝置改變了傳統(tǒng)剪切盒的結(jié)構(gòu)，在用于直剪試驗時，由于上剪切盒采用無頂蓋方式，解決了因試樣尺寸加工差異導致的剪切縫寬度無法控制的問題，直列式滾珠排的設(shè)置實現(xiàn)了對巖石樣品剪切面的定位，避免了巖石樣品發(fā)生扭斷而不是剪斷的現(xiàn)象。本發(fā)明的剪切盒裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，操作方便，適用性廣。
文檔編號G01N3/24GK102323142SQ20111026050
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者胡元育, 艾東海, 高紅 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所