[實用新型]圓柱形巖石試樣變角度剪切試驗輔助裝置

無效

• 申請號: 200920111986.4
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN201569604U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 余賢斌;納裕康
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司 53100
• 代理人: 金耀生

技術領域

本實用新型涉及巖石力學試驗裝置，具體地說是圓柱形巖石試樣變角度剪切試驗輔助裝置。

背景技術

巖石變角度剪切試驗，是一種通過剪切模具，使試驗巖石承受正應力和剪應力，并在極限剪應力作用下發生剪切破壞，用以測定巖石抗剪強度的試驗方法。這種試驗方法雖未列入今年來的有關試驗規范，但在國內獲得了廣泛使用。申請人在國外也見過這種試驗。申請人曾經把對相同的巖石，分別進行的變角度剪切試驗結果和三軸壓縮試驗結果進行了對比，發現二者相差很小，可以認為試驗結果相同。

而目前廣泛使用的巖石變角度剪切模具，只適用于對立方體巖石試樣進行試驗。當巖石試樣系由現場采集的大塊巖石加工時，使用立方體試樣十分方便。但在某些情況下，巖樣是圓柱形的鉆孔巖芯，此時就需要巖芯具有較大的尺寸，然后將巖芯加工成尺寸較小的立方體試樣。這樣，不僅具有費時費工，巖芯尺寸較小時還無法加工、試驗。

對圓柱形試樣的變角度剪切試驗，可以采用專用的剪切模具來進行。這種模具的中部具有半圓柱形的凹槽，試驗時巖石試樣放置于凹槽中。試驗中，當載荷達到極限值，巖石試樣就沿預定面破壞。然而，這種模具也有以下缺點：

(1)對巖石試樣的尺寸要求嚴格；

(2)對模具加工的精度有較高的要求，加工成本高；

(3)對每一種直徑的圓柱形試樣都需要加工一套專用模具，成本高。在實際的研究和巖石工程實踐中，圓柱形試樣的直徑會隨鉆具的磨損而改變，這樣，就需要針對不同直徑的巖芯而準備多套剪切模具。這樣，就會大大提高試驗的成本。

發明內容

本實用新型的目的是為了能較方便地使用圓柱形巖石試樣進行變角度剪切試驗而提供一種圓柱形巖石試樣變角度剪切試驗輔助裝置。

傳統的使用方形巖石試樣變角度剪切模具、對方形巖石試樣進行變角度剪切試驗的簡圖，見圖1。在這種試驗中，試驗機傳遞過來的載荷(圖中的箭頭)，通過剪切模具1傳遞給方形巖石試樣2，從而完成剪切試驗。

采用立方體巖石試樣進行變角度剪切試驗的特點(技術方案)是：本實用新型的圓柱形巖石試樣變角度剪切試驗輔助裝置由形狀相同的兩部分組成，其結構均為：外部形狀為方形，內部形狀為圓柱面。

其外形尺寸大小，則與原來進行試驗的立方體巖石試樣相同。試驗前，圓柱形的巖石試樣放置于該輔助裝置內；然后，輔助裝置與圓柱形巖石試樣一道，形成了外形與立方形巖石試樣相同的復合體，放置于原來僅適用于方形巖石試樣的變角度剪切模具中。試驗中，試驗機傳遞過來的載荷(圖中的箭頭)，通過剪切模具1傳遞給本專利申請的輔助裝置，輔助裝置再把力傳遞給圓柱形巖石試樣，從而完成圓柱形巖石試樣的剪切試驗。這樣，就可以采用方形試樣的剪切模具，加上本輔助裝置，共同完成對圓柱形巖石試樣的變角度剪切試驗。

本實用新型的裝置構造簡單，制作方便。與制作整個僅用于圓柱形試樣的變角度剪切模具相比，制作成本低廉，可以使用原本設計為立方體試樣進行試驗的普通模具來完成圓柱形試樣的試驗，避免了隨試樣直徑的改變而需要加工多套剪切模具的困難，可大大降低試驗成本。

本實用新型的裝置用于對圓柱形巖石試樣進行變角度剪切試驗，以測定巖石的抗剪強度，由此計算巖石的內聚力(凝聚力)C和內摩擦角應用于與巖石工程有關的各學科，如礦山、水利水電、隧道、地震研究等學科的巖石試驗中。

附圖說明

圖1是使用方形巖石試樣變角度剪切模具、對方形巖石試樣進行變角度剪切試驗圖。

圖2是本實用新型的輔助裝置對圓柱形巖石試樣進行變角度剪切試驗圖。

圖3是本實用新型的圓柱形巖石試樣變角度剪切試驗輔助裝置結構主視圖。

圖4是圖3的府視圖。

圖5是圖3的側視圖。

圖中，1-方形試樣變角度剪切模具，2-方柱形巖石試樣，3-輔助裝置，4-圓柱形巖石試樣。

具體實施方式

如圖2所示，本實用新型的圓柱形巖石試樣變角度剪切試驗輔助裝置由形狀相同的兩部分組成，都具有外方(外部形狀為方形)內圓(內部形狀為圓形)的結構特點，如圖3、4、5所示。為使這種輔助裝置在試驗中保持足夠的剛度，可以采用高碳鋼或具有較高強度和合金鋼來制作，并進行淬火處理。