[實用新型]用于純剪切試驗的巖塊試件

有效

• 申請號: 201420584754.1
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN204086003U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 劉建鋒;王璐;邊宇;向詠;李林芮;周志威;卓越
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

技術領域

本實用新型屬于巖石剪切強度測試領域，特別涉及用于純剪切試驗的巖塊試件。

背景技術

巖石剪切強度是工程建設中的基礎參數。目前用于測試巖石剪切強度的方法有直接剪切試驗、三軸剪切試驗、楔形剪切(或稱為傾斜剪切)試驗、單面剪切試驗、雙面剪切試驗及沖孔剪切試驗等。直接剪切試驗、三軸剪切試驗、楔形剪切試驗等方法是最常應用的，但均無法實現真正的純剪切(即被剪切面上僅有單一的剪應力)。單面剪切和雙面剪切不僅對試驗機要求高，只有專門的剪切試驗機才能進行該試驗，且仍難以實現真正的純剪試驗。沖孔剪切試驗是在圓臺形巖塊試件頂面墊一個剪切板，在圓臺形巖塊試件底面放一個剪切圓環，通過對剪切板施加沖擊力，使巖塊試件發生剪切破壞。該方法存在以下問題：(1)在剪切過程中剪切板和剪切圓環與巖塊試件的表面接觸部位會存在較大的壓縮應力集中區，從而導致剪切部位受壓出現屈服破壞區，并且在沖剪過程中還易形成彎矩，整個應力狀態復雜，不能確保破壞沿預定加載方向發展，保證剪切面的應力為純剪切應力。(2)沖孔剪切試驗在沖擊過程中通常要求具有一定的沖擊速率(通常大于7mm/s)，這使得對試驗設備的性能要求較高，測試難度增大，普通試驗機難以滿足測試要求；即便試驗設備能滿足剪切所需的沖擊速率，仍難確保形成有效剪切沖孔，因此該方法在巖石剪切試驗中很難見到應用。因此，如何便捷、有效獲得巖石的純剪切強度，仍是目前試驗測試和研究的難點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供用于純剪切試驗的新型巖塊試件，以便在現有常規巖石力學試驗機上便捷、有效地進行巖石的剪切強度測試，獲得巖石的純剪切強度。

本實用新型所述用于純剪切試驗的巖塊試件，有以下兩種，但它們屬于一個總的構思。

1、第一種用于純剪切試驗的巖塊試件

該用于純剪切試驗的巖塊試件的本體為圓柱形或正四棱柱形，所述本體的上端面與下端面平行，本體的上端面設置有以本體的中心為圓心的第一圓環形凹槽，本體的下端面設置有以本體的中心為圓心的第二圓環形凹槽，第一圓環形凹槽的寬度及內圈直徑與第二圓環形凹槽的寬度及內圈直徑相同，第一圓環形凹槽底部與第二圓環形凹槽底部之間的間距H為10mm～40mm，所述第一圓環形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺和環繞第一圓臺的第一環形體，所述第二圓環形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺和環繞第二圓臺的第二環形體，第一圓臺與第二圓臺的直徑相同，第一圓臺的端面和第一環形體的端面位于同一平面，第二圓臺的端面和第二環形體的端面位于同一平面。所述第一圓臺的端面與第二環形體的端面為被施力處或第二圓臺的端面與第一環形體的端面為被施力處。

上述用于純剪切試驗的巖塊試件，其第一圓環形凹槽底部與第二圓環形凹槽底部之間的間距H優選20mm～30mm。

上述用于純剪切試驗的巖塊試件，其第一圓臺和第二圓臺的直徑d是圓柱形本體的直徑D或正四棱柱形本體的邊長L的1/4～1/2；第一圓環形凹槽和第二圓環形凹槽的寬度b為2mm～8mm，第一圓環形凹槽的深度h₁為10mm～40mm，第二圓環形凹槽的深度h₂為10mm～40mm。

上述用于純剪切試驗的巖塊試件，其第一圓環形凹槽和第二圓環形凹槽的寬度b優選3mm～5mm，第一圓環形凹槽的深度h₁優選20mm～30mm，第二圓環形凹槽的深度h₂優選20mm～30mm。

2、第二種用于純剪切試驗的巖塊試件

該用于純剪切試驗的巖塊試件的本體為圓柱形或正四棱柱形，所述本體的上端面與下端面平行，所述本體的上端面設置有以本體的中心為圓心的第一圓環形凹槽，本體的下端面設置有以本體的中心為圓心的第二圓環形凹槽，第一圓環形凹槽的寬度及內圈直徑與第二圓環形凹槽的寬度及內圈直徑相同，第一圓環形凹槽底部與第二圓環形凹槽底部之間的間距H為10mm～40mm，所述第一圓環形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺和環繞第一圓臺的第一環形體，所述第二圓環形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺和環繞第二圓臺的第二環形體，第一圓臺與第二圓臺的直徑相同，第一圓臺的端面高于第一環形體的端面，第二圓臺的端面低于第二環形體的端面。所述第一圓臺的端面與第二環形體的端面為被施力處。

上述用于純剪切試驗的巖塊試件，其第一圓環形凹槽底部與第二圓環形凹槽底部之間的間距H優選20mm～30mm。