[發明專利]一種模擬連續沖擊剪切加載的試驗裝置

在審

• 申請號: 201310699722.6
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103728191A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 石崇;李德杰;王芳;陳凱華;徐衛亞;王海禮;張玉龍;王秀菊;朱其志;孫懷昆
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34;G01N3/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及巖土力學、巖土工程領域，具體涉及一種連續動載沖剪條件下試樣剪切面強度測試裝置。

背景技術

巖土工程領域中，巖土體的剪切破壞是一種常見的破壞形式，而剪切面形成后，剪切面的強度指標及力學特性則是計算巖土穩定性的重要指標，直接剪切試驗是獲取巖土基本力學參數的主要技術手段與方法。

實踐中，動載作用下巖土體的強度與靜荷載相比具有明顯差異，即便動載較小，當荷載具有一定的變化速率時，巖土體剪切面承受動載沖擊的能力差異巨大，但剪切面在動載沖剪下的強度變化卻很難測量，原因在于直接剪切試驗很難獲得連續沖剪荷載。

特別地，由顆粒介質膠結而成的土石混合介質，顆粒差異性和剪切面的復雜性對剪切面抗剪強度影響較大，現行試驗規程中對該類介質動態抗剪強度試驗尚無規定，因此，研制連續沖擊剪切試驗方法有較好的工程實踐價值。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種可獲得連續沖剪載荷的模擬連續沖擊剪切加載的試驗裝置。

技術方案：本發明提供了一種模擬連續沖擊剪切加載的試驗裝置，包括沖擊載荷機構和試樣沖剪機構，所述沖擊載荷機構包括由中心柱和嵌套在中心柱頂部半徑依次增大的一組套環組成的落錘、吊裝套環的繩索和中心柱貫穿其中心固定的蓋板，所述試樣沖剪機構為位于沖擊載荷機構下部的壓力室，壓力室內設有橡皮膜套包覆的試樣腔，橡皮膜套內所述試樣腔的上部和下部分別設有上剪切盒和下剪切盒；沖擊載荷機構采用半徑依次增大的套環作為落錘，套環沿著中心柱自由下落連續沖擊蓋板，蓋板帶動中心柱產生位移并通過中心柱將載荷傳遞給上剪切盒，通過試樣沖剪機構的上下剪切盒可將此軸向力轉化為剪切力，從而實現了試樣豎直向的直接剪切試驗功能，測試試樣在連續沖剪作用下破壞性能。

為了保證試驗中每次沖擊載荷能相等，相鄰兩個所述套環之間位于內層的套環的外徑等于位于外層套環的內徑，且所有套環的質量相等。

為了達到升降改進落錘的目的，在所述套環的上表面徑向兩端分別通過繩索吊起并繞過裝置頂部的橫向滾軸，所述橫向滾軸在繩索繞過的部分設有凹槽，可保證改進落錘在升降過程中不會產生大幅度搖擺，以保障試驗安全。

進一步，所述上剪切盒和下剪切盒均包括剪切塊和變形塊，上剪切盒的剪切塊和下剪切盒的變形塊上下對應，上剪切盒的變形塊和下剪切盒的剪切塊上下對應，且上剪切盒的剪切塊和變形塊的剪切面和下剪切盒的剪切塊和變形塊的剪切面共面；相對于現有的剪切裝置，本裝置可通過上下剪切盒的剪切塊和變形塊把軸向力（包括軸向動荷載）轉化為沿剪切面的豎向剪切力，形成穩定連續的剪切加載作用于試樣。

優選的，所述變形塊為海綿塊、塑膠板或泡沫塊，所述剪切塊為鐵塊或鋼塊；變形塊選用剛度較小的材料，可用來固定試樣，監測剪切位移，剪切塊選用剛度較大的材料，在軸向力的作用下變形可忽略不計，當軸向力傳遞給剪切盒時，變形塊剛度較小，可以忽略在剪切過程中對剪切塊的阻力，在上剪切盒和下剪切盒的剪切塊共同作用下，在變形塊和剪切塊之間可形成一豎向剪切面。

為了降低壓力室與橡皮膜套之間的摩擦，減少摩阻力對剪切試驗的影響，所述壓力室和所述橡皮膜套之間填充有壓力油。

有益效果：1、該剪切裝置中剪切塊和變形塊剛度的差異性使軸向力轉化為剪切力，實現了試樣豎直向的直接剪切試驗功能，剪切面確定，且剪切加載、正壓力施加方便，便于測量試樣在沖剪作用下的強度變化；2、該裝置中各實心環的質量相等，通過控制下落高度，能夠有效的控制沖擊能，從而能夠較準確的確定試樣動載作用下剪切等力學參數；3、該裝置結構緊湊，制作方便。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為落錘處的局部放大圖；

圖3為套環的俯視圖；

圖4為套環的側視圖；

圖5為試樣沖剪機構的局部放大圖。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。