[實用新型]一種變角板剪切儀

無效

• 申請號: 200820068025.5
• 申請日: 2008-06-24
• 公開（公告）號: CN201266152Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 李銀平;施錫林;屈丹安;楊春和
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N33/24
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及巖石力學試驗技術領域，更具體涉及一種測定巖石抗剪斷強度的室內變角剪切儀，利用壓力試驗機施加垂直荷載，通過改變裝置的剪切角度獲得正方體巖塊破壞時的不同正應力及剪應力組合，從而繪制出強度包絡線，獲得相應的巖石強度參數。

背景技術

測定巖石抗剪斷強度的室內試驗常用的方法有：直剪試驗、變角剪切試驗以及三軸壓縮試驗。變角剪切試驗是其中最簡單的一種方法，具有設備簡單、操作簡便、費用低等優點。變角剪切試驗利用壓力試驗機施加垂直荷載，通過特制的夾具使巖塊試樣沿一個剪切面剪斷，通過改變剪切面的傾斜角度可以獲得一系列巖塊剪切破壞時的正應力和剪應力組合，繪制這兩種應力之間的關系曲線(即強度包絡線)，可以求得巖石的內摩擦角和內聚力等力學參數。

《公路工程石料試驗規程》(JTJ054-94)、沈明榮主編的《巖體力學》(同濟大學出版社，1999)以及吳德倫等主編的《巖石力學》(重慶大學出版社，2002)推薦了相類似的變角板楔形剪切儀，此類剪切儀通過更換不同角度的墊板來調節角度，存在角度不能連續調節、裝置整體性差的缺點。蔡美峰主編的《巖石力學與工程》(科學出版社，2002)也給出了一種角模壓剪試驗裝置，這種裝置角度的調節是通過更換不同角度的楔形板來實現的，也存在不能連續調節角度、裝置整體性差的缺點，同時會引起試樣和夾具的中心隨角度的改變而改變，致使裝置重心偏離中心線，容易造成裝置傾倒。李智毅、楊裕云主編的《工程地質學概論》(中國地質大學出版社，1994)給出了一種變角板夾具，初步解決了角度不能連續調節和重心偏離的問題，但是存在如何使得變角板在實驗過程中保持相應角度不變、增加夾具穩定性的主要問題。朱定華等(實驗室研究與探索，第20卷第1期，2001)研制了一種通過改變半圓弧的不同組合來改變剪切角度的變角剪切儀，雖然經過驗證取得了好的試驗效果，但是存在著儀器關鍵部位容易磨損的缺點，會導致裝置使用壽命的縮短。

發明內容

為了克服目前變角板剪切試驗裝置存在的主要不足，本實用新型的目的是在于提供了一種變角板剪切儀，該儀不僅可以非常靈活地調節試樣剪切面的角度，而且有良好的自穩能力，整體性好，經久耐用。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

該剪切儀包括夾板、圓柱形墊塊、變角板、直角墊板、滾軸、滾軸框、螺栓、螺母，其特征在于：圓柱形墊塊通過螺栓、螺母緊固變角板并固定在夾板上，在變角板的內側的直角墊板與巖石試樣直接接觸，在滾軸框上裝有滾軸，變角板中間厚邊緣薄，變角板為圓弧形邊緣，且其弧形邊界的尺寸與夾板弧形邊界的尺寸相匹配，變角板開有環形孔洞的邊緣部分塞入夾板的凹槽，在圓柱形墊塊、螺栓以及螺母的輔助下夾緊變角板。本剪切儀采用了一種可以方便地更換的直角墊板與巖石試樣直接接觸。單個滾軸的形狀是一個圓柱形的桿，且中間部分的直徑大于兩端。滾軸框的前后兩側分別開有一排直徑略大于滾軸兩端突出小圓柱直徑的等間距的圓孔，且滾軸框底部的邊緣高于滾軸的最低點。

為了使正方體巖石試樣的剪切面可以變換到任意角度，并且變換角度之后重心不偏離整個裝置的中線，本實用新型中變角板的邊緣、夾板中部的環狀凹槽及其邊緣的凹槽均采用了圓弧形的設計，并且整個裝置是關于巖石試樣的中心所在的豎直面呈平面中心對稱的，裝置中所有圓弧形邊界的圓心都是巖石試樣的中心。

為了保證試驗加壓過程中變角板不會發生轉動，本實用新型采用了一種中間厚、邊緣薄的變角板，并在變角板的邊緣部分開環形孔洞，在圓柱形墊塊、螺栓及螺母的輔助下，將變角板夾緊在開有凹槽的夾板上。

為了增大本實用新型的適用范圍并且增加其使用壽命，本實用新型采用了一種直角墊板。這種直角墊板的具體作用有兩個：一是更換不同厚度的直角墊板可以適用于不同邊長的正方體巖石試樣的試驗，增加厚度可以做較小尺寸試樣的試驗，減小厚度可以做較大尺寸的試樣的試驗；二是避免巖石試樣與變角板的直接接觸磨損，當直角墊板磨損嚴重之后只需更換相應的墊塊，有利于延長裝置的使用壽命、降低成本，并且可以有效地提高試驗精度。

為了最大限度地減小裝置沿試樣剪切變形方向的水平摩擦，本實用新型采用了一種特殊的滾軸連接機構。單個滾軸的形狀是一個圓柱形的桿，且中間部分的直徑大于兩端，兩端突出的小圓柱起到定位滾軸的作用。滾軸框的前后兩側分別開有一排直徑略大于突出小圓柱的等間距的圓孔，以保證滾軸可以帖在試驗機的下壓板上互不影響地自由滾動。滾軸框底部的邊緣高于滾軸的最低點，避免發生滾軸框與試驗機下壓板的摩擦。

本實用新型的主要優點有：

1)實現了試樣剪切面角度的連續調節；