[發明專利]桶狀結構面試樣制作方法及外切內阻式桶狀剪切儀

有效

• 申請號: 202110388355.2
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113237711B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 范志強;汪明元;周奇輝;劉尊景;張瓊方;朱永強;樓永良
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

1.一種外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：用于對利用桶狀結構面試樣制作方法所制作的桶狀內試樣外側結構面和環狀外試樣內側結構面進行剪切力學測試，包括：

框架；

剪切盒，具有對應所述桶狀內試樣底面設置的內桶底板，以及對應所述環狀外試樣底面和外側面分別設置的外罩底板和剪切盒外側壁，剪切盒外側壁與外罩底板連成一體形成剪切盒外罩；所述內桶底板和外罩底板均可繞其軸線轉動的安裝于所述框架上；

軸向加壓機構Ⅰ，位于所述桶狀內試樣上方，用于對柱狀內試樣施加軸向壓力；該軸向加壓機構Ⅰ具有置于所述桶狀內試樣頂面的內桶壓板，內桶壓板上方設有加壓機構；

所述加壓機構具有安裝于所述框架上的液壓升降機，液壓升降機的升降臺上裝有豎直布置且與下方內桶壓板位置對應的內桶加壓軸；

所述內桶加壓軸下端制有錐形尖端，所述內桶壓板上表面制有能與所述錐形尖端配合實現點狀接觸的壓板受力槽；

軸向加壓機構Ⅱ，位于所述環狀外試樣上方，用于對環狀外試樣施加軸向壓力；該軸向加壓機構Ⅱ具有可繞所述內桶加壓軸軸線轉動的套裝與內桶加壓軸上的空心豎軸，空心豎軸經外桶施壓力臂連接置于所述環狀外試樣頂面的外桶壓板；

所述內桶加壓軸上制有位于所述空心豎軸上方的施壓板，以及位于空心豎軸下方的抬升板；

旋轉驅動機構，接于所述剪切盒外罩上，用于經剪切盒外罩帶動環狀外試樣繞其軸線轉動；該旋轉驅動機構包括制于所述剪切盒外罩外側面上的一圈外罩齒輪和若干分布于外罩齒輪周圍的電機，電機轉動軸經電機齒輪與所述外罩齒輪嚙合；

剪切監測機構，用于采集桶狀內試樣外側結構面和環狀外試樣內側結構面之間的剪切參數；該剪切監測機構包括量力環和位移傳感器，其中量力環經量力桿抵住固定于所述內桶底板上的阻力桿；所述位移傳感器用于采集所述桶狀內試樣和環狀外試樣之間的剪切錯動位移；

所述桶狀結構面試樣制作方法包括：

制作桶狀內試樣外側結構面和與之相適配的環狀外試樣內側結構面；

獲取天然巖體結構面上、下盤的的點云數據；

基于天然巖體結構面上、下盤的的點云數據構建桶狀內試樣外側結構面和環狀外試樣內側結構面的三維地質模型，其中桶狀內試樣外側結構面由上盤點云數據等比例構型而成，環狀外試樣內側結構面由下盤點云數據等比例構型而成；

結合3D打印技術將桶狀內試樣外側結構面和環狀外試樣內側結構面的三維地質模型打印形成桶狀內試樣和環狀外試樣的實體模型。

2.根據權利要求1所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述桶狀結構面試樣制作方法首先采用不同的材料或不同的材料配比進行圓柱試樣打印，通過三軸壓縮試驗，獲取打印試樣和原巖樣的三軸力學特征曲線，通過對比可選取出與原巖力學特性最為相近的試樣所對應的原材料，再將與原巖樣最為相近的材料進行3D打印構建出的桶狀結構面試樣，可保證與天然巖體具有相同的力學指標。

3.根據權利要求1所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述環狀外試樣由多段弧狀外試樣模塊拼合形成。

4.根據權利要求3所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述剪切盒外罩由多個與所述弧狀外試樣模塊一一對應的弧狀外罩拼合而成。

5.根據權利要求4所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述弧狀外罩一端制有公耳板，另一端制有能與另一弧狀外罩上的公耳板配合實現連接的母耳板。

6.根據權利要求5所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述公耳板具有正極磁性，所述母耳板具有負極磁性。

7.根據權利要求1所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述內桶底板和外罩底板之間形成有一圈排水槽，對應排水槽設有排水管。

8.根據權利要求1所述的外切內阻式桶狀剪切儀，其特征在于：所述軸向加壓機構Ⅰ、Ⅱ上設有軸向壓力傳感器。