[實用新型]一種組合式巖石三軸直剪試驗裝置

有效

• 申請號: 201920180717.7
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN209784084U
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 朱其志;余健;邵建富;倪濤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱海琳;董建林

本實用新型公開了一種組合式巖石三軸直剪試驗裝置，包括裝樣套筒、變截面壓頭、兩個與試樣橫截面對應的對半彈性墊片、環形彈性墊片以及環向彈性封塊，裝樣套筒側面設有環形缺口，環向彈性封塊與缺口對應，裝樣套筒試樣腔底邊設有與對半彈性墊片對應的凹槽，變截面壓頭包括依次連接的內徑與裝樣套筒一致的頭部、內徑略小于試樣的柱形中部以及與凹槽截面位置、尺寸對應的柱形下部，裝樣套筒試樣腔上部設有與柱形中部以及柱形下部對應的變截面開孔，柱形下部底部可與試樣頂面接觸，柱形中部底邊通過對半彈性墊片與變截面開孔接觸，頭部通過環形彈性墊片與裝樣套筒頂部接觸。本實用新型可用于安全、便捷的進行常規組合式巖石三軸直剪試驗。

技術領域

本實用新型涉及一種組合式巖石三軸直剪試驗裝置，屬于巖土工程試驗技術領域。

背景技術

巖石試樣的室內直剪試驗是巖土材料試驗領域非常重要的一類試驗，一組直剪試驗可用于確定巖石的強度參數(粘聚力和內摩擦角)。利用現有技術成熟的三軸壓縮試驗設備開展直接剪切試驗，并考慮剪切面法向應力變化、多場耦合效應及流變變形，是全球巖石力學界重點關注的新型試驗。

但是目前國內外完成此類試驗成功率低，科研成果報道較少。這主要是因為，此類試驗試樣尺寸和裝樣準確度要求高，由于不可避免的扭轉偏心因素，試驗難度大，試驗效率低，試驗成本(經濟成本、時間成本)遠遠超出傳統三軸壓縮試驗、剪切試驗等常見室內巖石力學試驗，影響了國內外科研人員在此類試驗方面的研究進展。

此類試驗難點在于如何克服軸向壓力作用下試樣上下兩端產生的不平衡彎矩，如何在圍壓壓力和軸向壓力共同作用下保持試樣的穩定剪切。若試驗過程中試樣發生傾覆，將會直接破壞價格昂貴的軸向LVDT傳感器和環向應變傳感器，同時底座受到不均勻壓力和應力集中的影響也可能發生不可恢復變形，造成更大的經濟損失。目前常規三軸壓縮直剪試驗常通過減小試樣的高度來減小傾覆力矩，試驗成功率雖有小幅提高但是依然較低，且在有圍壓的情況下基本失敗，并沒有從根本上解決問題。為此，需要開發一種能夠保持試樣穩定的安全、便捷的新型常規三軸直剪試驗裝置。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種用于安全、便捷的進行常規組合式巖石三軸直剪試驗的裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種組合式巖石三軸直剪試驗裝置，包括裝樣套筒、變截面壓頭、兩個與試樣橫截面對應的對半彈性墊片、環形彈性墊片以及環向彈性封塊，所述裝樣套筒側面設有環形缺口，所述環向彈性封塊與所述缺口對應，所述裝樣套筒試樣腔底邊設有與所述對半彈性墊片對應的凹槽，所述變截面壓頭包括依次連接的內徑與所述裝樣套筒一致的頭部、內徑略小于試樣的柱形中部以及與所述凹槽的截面位置、尺寸對應的柱形下部，所述裝樣套筒試樣腔上部設有與所述柱形中部以及所述柱形下部對應的變截面開孔，所述柱形下部底部可與試樣頂面接觸，所述柱形中部底邊通過所述對半彈性墊片與所述變截面開孔接觸，所述頭部通過所述環形彈性墊片與所述裝樣套筒頂部接觸。

進一步的，所述試樣的外輪廓為圓柱體形、立方體形或長方體形。

進一步的，所述變截面壓頭采用高強度不銹鋼一體制成。

進一步的，所述對半彈性墊片采用硬橡膠制成。

進一步的，所述環形彈性墊片采用硬橡膠制成。

進一步的，所述環向彈性封塊采用硬橡膠制成。

進一步的，所述變截面壓頭頭部兩側設有傳感器安裝板，所述傳感器安裝板相對頭部兩邊對稱設有傳感器安裝孔道，用于安裝軸向位移傳感器。

一種組合式巖石三軸直剪試驗裝置的使用方法，采用上述組合式巖石三軸直剪試驗裝置，包括以下步驟：

(1)在所述裝樣套筒內部涂覆適量潤滑劑；