[實(shí)用新型]一種用于相似材料結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)的多功能剪切盒

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620188481.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN205384196U
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亮;年廷凱;張彥君;趙維;范寧;唐軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/24
• 分類號(hào): G01N3/24;G01N3/02;G01N1/28
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;李寶元

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)和巖石力學(xué)常規(guī)試驗(yàn)，主要用于制作存在結(jié)構(gòu)面的相似材料標(biāo)準(zhǔn)試件并測(cè)定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)面(黏結(jié)材料)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和制作相似材料標(biāo)準(zhǔn)試件并測(cè)定該材料的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

背景技術(shù)

地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)作為各類地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理研究以及巖土工程設(shè)計(jì)分析的重要手段，通過構(gòu)建原型和模型之間的相似關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)原型的表觀現(xiàn)象和內(nèi)在機(jī)理在模型試驗(yàn)中近似真實(shí)的反映。相似材料是否能夠近似模擬真實(shí)巖體的物理力學(xué)特性，對(duì)模型試驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)施起著至關(guān)重要的作用。鑒于巖體介質(zhì)中普遍存在的剪切破壞模式可能產(chǎn)生于完整巖石或者不連續(xù)結(jié)構(gòu)面之上，因此開展地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)考慮模擬完整巖石的材料和模擬結(jié)構(gòu)面的黏結(jié)材料是否能夠發(fā)生剪切破壞。而判斷上述主要相似要求是否滿足最直接的方法便是通過直接剪切試驗(yàn)測(cè)定模擬完整巖石以及模擬結(jié)構(gòu)面的相似材料的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，分析其取值是否同原型指標(biāo)之間滿足相似系數(shù)關(guān)系。此外，考慮到巖體介質(zhì)中發(fā)生的剪切破壞通常會(huì)沿其內(nèi)部軟弱結(jié)構(gòu)面或夾層形成滑動(dòng)帶，因此在開展模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)之前亦有必要采用室內(nèi)試驗(yàn)手段研究具有一定層厚黏結(jié)材料的剪切特性。目前，地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究中相似材料的制備與試驗(yàn)通常是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程，其中相似材料的制備采用壓實(shí)成型，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定則借鑒巖石力學(xué)常規(guī)試驗(yàn)方法，且使用過程中未能考慮黏結(jié)材料層厚對(duì)其剪切特性的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

相似材料結(jié)構(gòu)面剪切過程涉及了相似材料試塊壓制、結(jié)構(gòu)面制作、結(jié)構(gòu)面直剪等過程，而已有的模型試驗(yàn)中并沒有一套完整的裝置可以集中解決這一系列問題。因此，相似材料結(jié)構(gòu)面制作過程復(fù)雜，直剪試驗(yàn)效率很低。針對(duì)存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠同時(shí)滿足巖體相似材料結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)試件制備以及試驗(yàn)實(shí)施的剪切盒。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種用于相似材料結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)的多功能剪切盒，包括下盒、側(cè)向擋板、剪切環(huán)、凸塊、把手、上盒和承壓板；

下盒為四開模具，通過螺栓將四開模具固定，下盒在試件壓制和試件剪切過程中被固定在萬能試驗(yàn)機(jī)的底盤上，下盒內(nèi)部四周放置側(cè)向擋板，方便試塊壓制完成后的拆模過程；在試件壓制過程中，下盒和下盒均設(shè)有與凸塊相配合的凹槽；

上盒與下盒的形狀相同，其頂部放置承壓板，用以傳遞壓力機(jī)施加的豎向荷載；上盒兩側(cè)設(shè)置把手，方便拆模操作；在試件壓制過程中，上盒通過凸塊與下盒的凹槽咬合接觸；

剪切環(huán)由有機(jī)玻璃制作而成，其上設(shè)有把手，剪切環(huán)置于上盒和下盒之間，用于相似材料結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)；通過控制剪切環(huán)的厚度，調(diào)整結(jié)構(gòu)面厚度，測(cè)定不同厚度相似材料結(jié)構(gòu)面的力學(xué)指標(biāo)。

本實(shí)用新型的有益效果：該多用盒可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)巖體相似材料直接剪切試驗(yàn)的試樣制備和試驗(yàn)實(shí)施，且能研究不同層厚黏結(jié)材料的剪切特性，這些優(yōu)勢(shì)是現(xiàn)有的巖體相似材料試驗(yàn)設(shè)備所不具有的。利用四開模具可以快速裝卸的特點(diǎn)，提高了試塊成型的效率；側(cè)向擋板的布置，確保了試件表面的平整光滑，亦便于脫模；剪切環(huán)采用有機(jī)玻璃，實(shí)現(xiàn)了黏結(jié)材料剪切變形過程的可視化。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述用于巖體相似材料試塊成型的正面示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述用于完整相似材料試塊成型的正面示意圖。

圖3是本實(shí)用新型所述用于相似材料結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)的正面示意圖。

圖4是本實(shí)用新型所述用于完整相似材料試塊直剪試驗(yàn)的正面示意圖。

圖中：1下盒；2剪切環(huán)；3上盒；4把手；5側(cè)向擋板；6承壓板；7凸塊；

8底部螺帽；9四開模螺帽；10散粒體相似材料；11試塊；12黏結(jié)材料。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1至4所示，該一種用于相似材料結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)的多功能剪切盒，包括下盒1，所述下盒1設(shè)置了放置側(cè)向擋板5和連接凸起7的凹槽，下盒1為四開模，由螺栓固定為一個(gè)整體，材質(zhì)為鍍鋅鐵板。剪切環(huán)2，有多個(gè)厚度，可控制結(jié)構(gòu)面厚度，由有機(jī)玻璃制成，透明可視。上盒3，設(shè)置有連接凸起7的凹槽。上盒3上有承壓板6，傳遞豎向荷載。