[實用新型]一種適用于研究接觸面力學特性的直剪盒

有效

• 申請號: 201720907812.3
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN206960263U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王星;王新志;朱長歧;沈建華;呂士展;胡明鑒;孟慶山
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 董路,王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及室內土工試驗技術領域，具體涉及一種適用于研究接觸面力學特性的直剪盒。

背景技術

接觸面力學試驗是一種重要的土工試驗，通過該試驗能夠對巖土材料與某種粗糙度的結構面發生相互作用時的力學特性進行測試，為工程實踐中所遇到的與之相關問題的設計處理提供必要參數。室內直剪試驗是測試接觸面力學特性常用的試驗方法，試驗的關鍵是構建不同粗糙度的結構面，并對結構面的粗糙度進行描述，用于開展對比試驗。至今在土工測試技術領域，很少有規范對粗糙度的描述要求進行嚴格的限定，在測試過程中往往采用“光滑”、“較光滑”、“粗糙”、“較粗糙”等字眼對結構面的粗糙度進行定性描述，缺乏科學依據。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種適用于研究接觸面力學特性的直剪盒，該直剪盒結構簡單，能夠在對粗糙度進行定量描述的基礎上，進行接觸面力學特性的研究。

實現本實用新型上述目的所采用的技術方案為：

一種適用于研究接觸面力學特性的直剪盒，包括上直剪盒和下直剪盒，下直剪盒包括外殼和內盒體，內盒體固定在外殼內，內盒體上設有圓凹槽，還包括模擬塊，模擬塊呈圓餅狀，模擬塊的半徑與圓凹槽的半徑相同，模擬塊的高度與圓凹槽的深度相同，模擬塊的一表面上開設有多個沿模擬塊徑向均勻排列的V型槽，各V型槽在模擬塊徑向上與模擬塊側壁相連通，內盒體頂面設有角度刻度。

內盒體呈方形，角度刻度設置于內盒體頂面的一個角上，角度范圍為0-90°，45°刻度線與內盒體頂面的對應的對角線重合。

圓凹槽的底部中央設有通孔。

與現有技術相比，本實用新型的優點與有益效果在于：

1、通過在模擬塊表面上設置槽深、槽寬和槽間距不同的V型槽，可以模擬不同粗糙度的結構面，還可以用槽深、槽寬和槽間距實現對結構面粗糙度的定量描述。

2、在內盒體頂面設置0-90°的角度刻度，旋轉放入下直剪盒內的模擬塊，使模擬塊頂部的V型槽與剪切方向呈不同夾角，是構造不同粗糙度結構面的另一種有效方法，同時也可以用旋轉角度對結構面粗糙度進行定量描述。

3、在圓凹槽底部中央設置通孔，能在模擬塊緊密嵌入下直剪盒內的情況下方便將其取出。

4、模擬塊的材質決定了相應接觸面上力學特性的變化，模擬塊可以是鋼塊、混凝土塊、有機玻璃塊等等，能夠對多種不同材質的接觸面進行測試，適用范圍廣。

附圖明書

圖1為適用于研究接觸面力學特性的直剪盒的結構示意圖。

圖2為下直剪盒的結構示意圖。

圖3為模擬塊的結構示意圖。

圖4為圖3的主視圖。

圖5為下直剪盒與模擬塊的裝配圖。

其中，1-上直剪盒、2-下直剪盒、3-外殼、4-內盒體、5-圓凹槽、6-模擬塊、7-V型槽、8-角度刻度、9-通孔。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

本實用新型提供的適用于研究接觸面力學特性的直剪盒的結構如圖1所示，該直剪盒包括上直剪盒1、下直剪盒2和模擬塊6。

如圖2所示，下直剪盒包括外殼3和內盒體4，內盒體4固定在外殼3內，內盒體4呈方形。內盒體4上設有圓凹槽5，圓凹槽5的底部中央設有通孔9，設置通孔是為了能在模擬塊緊密嵌入下直剪盒內的情況下方便將其取出。內盒體4頂面的一個角上設有角度刻度8，角度范圍為0-90°，45°刻度線與內盒體4頂面對應的對角線重合。角度刻度9用于測試試驗過程中V型槽7和剪切方向的夾角。只在內盒體頂面的一個角上設有角度刻度是因為，無論是圓凹槽還是方形的內盒體，都是對稱結構，設置90°范圍內的角度刻度，就可以描述V型槽與剪切方向成不同夾角的所有情況。

如圖3和圖4所示，模擬塊6呈圓餅狀，模擬塊6的半徑與圓凹槽5的半徑相同，模擬塊6的高度與圓凹槽5的深度相同。模擬塊6的材質可以是混凝土、鋼、有機玻璃，也可以是其它材質。模擬塊6的一表面上開設有多個沿模擬塊徑向均勻排列的V型槽7，各V型槽7在模擬塊徑向上與模擬塊側壁相連通。通過改變V型槽7的槽深、槽寬和槽間距以及與剪切方向的夾角，來模擬不同粗糙度的結構接觸面。

本實用新型提供的適用于研究接觸面力學特性的直剪盒的使用方法如下：

試驗前，先將模擬塊放入下直剪盒的圓凹槽內，使模擬塊帶V型槽的粗糙面朝上，旋轉模擬塊，使模擬塊頂部V型槽和剪切方向的夾角與試驗設計一致，V型槽和剪切方向的夾角通過角度刻度進行確定，對所用模擬塊的材質、V型槽的槽深、槽寬和槽間距以及與剪切方向的夾角進行記錄，然后按照室內直剪試驗的操作步驟依次固定上剪切盒、裝入土樣、加載法向荷載、設置剪切參數并進行接觸面直接剪切試驗。試驗結束后若所用模塊嵌入下直剪盒內較緊導致難以取出時，可以使用細桿穿過下直剪盒底部的通孔，將模塊從下直剪盒內頂出。