[發明專利]一種軟巖剪切流變儀

有效

• 申請號: 201610023382.9
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105699215B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 王新剛;王家鼎;謝婉麗;谷天峰;賈鵬飛
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

一種軟巖剪切流變儀，左剪切盒上端設有CCD芯片支架、支架，CCD芯片支架、支架之間連接擋光片，擋光片連接右剪切盒，右剪切盒上方通過杠桿經過杠桿系統支點與杠桿系統支架相連接，杠桿前端通過可移動滑套連接砝碼，右剪切盒一面通過小滑輪連接金屬隔板，金屬隔板連接千斤頂，向測試巖樣施加水平向軸向力、豎直方向上剪切力，試樣發生剪切變形，擋光片將相對于左剪切盒的可見光源和CCD作相對運動，從而改變了通過方形孔光線照射在CCD上的位置，通過信號采集電路，獲得CCD輸出信號，可測量巖樣的剪切變形量的大小，具有結構簡單、造價低廉、剪切力穩定、變形測量精度高且易于自動檢測與記錄等特點；適用于軟巖、軟弱夾層或土的剪切流變試驗。

技術領域

本發明涉及軟巖的剪切流變試驗裝置，具體涉及一種軟巖剪切流變儀。

背景技術

俗語說“萬物皆流”，隨著材料力學、損傷力學的發展，各種材料隨時間變化的變形特征引起人們越來越多的重視。在巖土工程領域，巖體流變特性對于一些重大工程的長期安全性和穩定性有著重大影響。軟巖、軟弱夾層等由于其本身的結構特征，流變效應明顯，對含軟弱夾層的高陡礦山邊坡、水庫大壩、庫岸邊坡、隧道等工程的穩定性起著決定性的作用。因此對軟巖或軟弱夾層開展剪切流變試驗顯得尤為重要，這也促進了剪切流變儀器發展。

對巖石開展剪切流變基本步驟是：1）將巖石加工廠標準試樣，置于剪切盒中；2）對剪切盒施加一定的軸向應力；3）分等級施加剪應力，并讀取剪應力施加的瞬時變形值及在一定時間間隔內測讀剪切蠕變值。

剪切流變儀種類雖較多，但其工作方式絕大部分為在豎直方向施加一定的軸向載荷，然后在水平方向施加剪應力，且變形量的讀取方式多為采用千分尺或采用在巖樣表面貼位移應變片的方式。采用千分尺讀數主觀因素影響太大，且不能進行自動化采集，不適用于蠕變時間較長的場合；而采用位移應變片的方式，則測試結果受干擾因素太多，如應變片的位置、分布方式等，且受巖樣本身的缺陷影響比較大。另外，對于剪切蠕變實驗來講，所施加的分級剪應力在長時間內蠕變變形過程中的穩定性尤為重要，現有儀器多采用伺服加載方式或采用儲能器的方式進行應力補償，這些方式雖精度較高，但是結構復雜，成本很高。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種軟巖剪切流變儀，通過千斤頂向金屬隔板施加水平向軸向力于測試巖樣上，右剪切盒上方固定于一杠桿系統左端，杠桿系統右端則懸掛一定質量的砝碼，對剪切盒施加豎直方向上的剪切力，在左剪切盒上安裝可見光源發射管和CCD芯片，并使光源和CCD芯片支架相對放置，在右剪切盒上固定左側豎直部分開有方形孔的擋光片，使其位置在光源發射管與CCD之間，當右剪切盒由于豎直向上的剪應力的作用下，由于試樣發生剪切變形，擋光片將相對于左剪切盒的可見光源和CCD作相對運動，從而改變了通過方形孔光線照射在CCD上的位置，然后通過信號采集電路，獲得CCD的輸出信號，即可測量巖樣的剪切變形量的大小，具有結構新穎、便于拆卸、易于穩定應力水平、變形測量精度較高且易于數據自動化采集的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種軟巖剪切流變儀，包括金屬底板、小滑輪、金屬隔板、千斤頂、砝碼、可移動滑套，左剪切盒上端設有CCD芯片支架、支架，CCD芯片支架、支架之間設有擋光片，擋光片連接右剪切盒，右剪切盒上方通過杠桿經過杠桿系統支點與杠桿系統支架相連接，杠桿前端通過可移動滑套連接砝碼，右剪切盒一面通過小滑輪連接金屬隔板，金屬隔板連接千斤頂，所述的左剪切盒、右剪切盒、金屬隔板、杠桿系統支架同時置于金屬底板上方；

所述的左剪切盒、右剪切盒、置于軌道內的相互連接的四個小滑輪、金屬隔板、可施加向金屬隔板的軸向壓力的千斤頂組成金屬底板豎直方向的剪切結構；

所述的CCD芯片支架、擋光片、支架組成剪切變形自動測試系統；

所述的砝碼、可移動滑套、杠桿、杠桿系統支點、支架組成杠桿傳遞系統。