[發明專利]一種用于三剛型真三軸試驗機的三維直剪盒及使用方法

有效

• 申請號: 202110018827.5
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112665970B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 王剛;張曉俊;薛淳元;張希巍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種用于三剛型真三軸試驗機的三維直剪盒，其特征在于：包括上半剪切盒、下半剪切盒、前壓塊及后壓塊；所述上半剪切盒和下半剪切盒結構相同，均呈U型結構，上/下半剪切盒的兩條U型臂厚度不同，分為薄側U型臂和厚側U型臂，在薄側U型臂和厚側U型臂之間構成試樣安裝槽，薄側U型臂與厚側U型臂的臂長相等且臂端面相平齊；所述上半剪切盒與下半剪切盒的試樣安裝槽正對設置，且上半剪切盒的薄側U型臂與下半剪切盒的厚側U型臂位于同側，上半剪切盒1的厚側U型臂與下半剪切盒的薄側U型臂位于同側；在所述上半剪切盒和下半剪切盒的厚側U型臂臂端面上均設有剪切限位塊，所述上半剪切盒上的剪切限位塊與下半剪切盒的薄側U型臂之間、下半剪切盒的上的剪切限位塊與上半剪切盒的薄側U型臂之間的間距作為有效剪切行程；所述上半剪切盒和下半剪切盒的寬度相等且均大于巖石試樣的寬度，巖石試樣裝夾在上半剪切盒和下半剪切盒之間的試樣安裝槽中；所述前壓塊和后壓塊結構相同，均呈凸形結構，前/后壓塊的窄端與試樣安裝槽為間隙配合，前/后壓塊的寬端的尺寸大于試樣安裝槽的尺寸；所述前壓塊的窄端位于上半剪切盒的試樣安裝槽內，所述后壓塊的窄端位于下半剪切盒的試樣安裝槽內，在前壓塊的寬端與下半剪切盒之間、后壓塊的寬端與上半剪切盒之間均連接有用于部件之間臨時固定的Z形轉接塊，在Z形轉接塊上配置有轉接螺釘；在所述上半剪切盒的薄側U型臂與下半剪切盒的厚側U型臂之間、在上半剪切盒的厚側U型臂與下半剪切盒的薄側U型臂之間均連接有用于部件之間臨時固定的L形轉接塊。

2.根據權利要求1所述的一種用于三剛型真三軸試驗機的三維直剪盒，其特征在于：所述上半剪切盒在施加法向應力時推動前壓塊運動，所述前壓塊在施加側向力時推動下半剪切盒運動，所述下半剪切盒在施加法向應力時推動后壓塊運動，所述后壓塊在施加側向力時推動上半剪切盒運動；所述上半剪切盒、下半剪切盒、前壓塊及后壓塊構成互扣式結構。

3.權利要求1所述的用于三剛型真三軸試驗機的三維直剪盒的使用方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：對上半剪切盒和下半剪切盒的試樣安裝槽三處內表面進行減摩處理，同時對前壓塊及后壓塊的夾持內表面進行減摩處理；

步驟二：將制備好的巖石試樣放入下半剪切盒的試樣安裝槽內，且使朝向前壓塊一側的巖石試樣端面延伸出下半剪切盒的試樣安裝槽；

步驟三：拾起前壓塊，將前壓塊的夾持內表面緊貼在延伸出下半剪切盒試樣安裝槽的巖石試樣端面上，然后通過Z形轉接塊將前壓塊與下半剪切盒初步連接在一起；

步驟四：將上半剪切盒扣在巖石試樣上，使巖石試樣進入上半剪切盒的試樣安裝槽內，并保證朝向后壓塊一側的巖石試樣端面延伸出上半剪切盒的試樣安裝槽；

步驟五：拾起后壓塊，將后壓塊的夾持內表面緊貼在延伸出上半剪切盒試樣安裝槽的巖石試樣端面上，然后通過Z形轉接塊將后壓塊與上半剪切盒初步連接在一起；

步驟六：交替旋擰巖石試樣前后兩側的Z形轉接塊上的轉接螺釘，直到使延伸出下半剪切盒試樣安裝槽的巖石試樣端面在前壓塊推擠作用下與下半剪切盒前端面相平齊，同時使延伸出上半剪切盒試樣安裝槽的巖石試樣端面在后壓塊推擠作用下與上半剪切盒后端面相平齊；

步驟七：通過L形轉接塊將上半剪切盒與下半剪切盒臨時固定在一起，保證巖石試樣相對于上半剪切盒、下半剪切盒、前壓塊及后壓塊的位置不變，同時形成試樣組合體；

步驟八：試驗前，將試樣組合體送入三剛型真三軸試驗機的壓力室內，再通過三剛型真三軸試驗機的作動器對試樣組合體進行預夾緊，然后拆除試樣組合體上的Z形轉接塊和L形轉接塊；

步驟九：試驗時，法向應力和剪切力分別通過上半剪切盒和下半剪切盒對巖石試樣進行施加，側向應力分別通過前壓塊和后壓塊對巖石試樣進行施加，首先加載側向應力和法向應力至目標水平，然后單獨加載剪切力至殘余階段。