用于圓形結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置及直剪試驗方法
【專利摘要】一種用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置，包括平面剪切頭和剪切油缸，剪切油缸的動作端上安裝平面剪切頭，直剪儀平面剪切頭配套裝置包括方形固定框架和緊固裝置，方形固定框架包括下層方形固定框和上層方形固定框，下層方形固定框位于上層方形固定框的上方且相互固定連接，上層固定框和下層固定框的內(nèi)部為用于放置待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的工位空腔；上層方形固定框的四邊的中間位置開有螺栓孔，緊固裝置為緊固螺栓，緊固螺栓穿過螺栓孔支撐在待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣上。以及一種圓形巖石結(jié)構(gòu)面的直剪試驗方法。本發(fā)明可以測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣，而且具有操作方便、費用低、速度快、測試結(jié)果精度高的特點。
【專利說明】用于圓形結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置及直剪試驗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置及直剪試驗方法，適用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣直剪試驗。本發(fā)明屬于工程【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]直剪試驗是獲得巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強度力學(xué)指標(biāo)的主要試驗手段。由于現(xiàn)有巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀的剪切頭是平面的，因此，常規(guī)巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀主要適用于平面形狀為方形或者矩形的巖石結(jié)構(gòu)面，而對于外形為圓形結(jié)構(gòu)面試樣卻無法利用現(xiàn)有剪切頭側(cè)面為平面的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀進行直剪試驗。為了測試圓形結(jié)構(gòu)面試樣抗剪強度，常規(guī)做法是采用切割機把圓形結(jié)構(gòu)面試樣切割成方形或者矩形才能用于常規(guī)的具有平面剪切頭的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀，這樣處理不但費用大、工期長、操作困難，而且由于結(jié)構(gòu)面具有各向異性特性，方形或者矩形結(jié)構(gòu)面只能測試與試樣外側(cè)面相平行或者垂直方向的抗剪強度，而無法獲得結(jié)構(gòu)面各個方向的抗剪強度，因此也就無法得到巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強度的各向異性特性，也就不能得到巖體結(jié)構(gòu)面最薄弱的滑移方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有具有平面剪切頭的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀只能測試外形為方形或者矩形結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，而無法測定平面形狀為圓形結(jié)構(gòu)面抗剪強度的不足，本發(fā)明提供了一種用于圓形結(jié)構(gòu)面試樣的平面剪切頭配套裝置及直剪試驗方法，該裝置與巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀的平面剪切頭相匹配，能解決利用現(xiàn)有常規(guī)巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀進行圓形結(jié)構(gòu)面試樣的抗剪強度直剪試驗，不但可以測試多種尺度(10mm-1OOOmm)的圓形結(jié)構(gòu)面試樣，而且具有操作方便、費用低、速度快、測試結(jié)果精度高的特點。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種用于圓形結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置，所述巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀包括平面剪切頭和剪切油缸，所述剪切油缸的動作端上安裝所述平面剪切頭，所述直剪儀平面剪切頭配套裝置包括方形固定框架和緊固裝置，所述方形固定框架包括下層方形固定框和上層方形固定框，所述下層方形固定框位于上層方形固定框的上方且相互固定連接，所述上層固定框和下層固定框的內(nèi)部為用于放置待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的工位空腔；所述上層方形固定框的四邊的中間位置開有螺栓孔，所述緊固裝置為緊固螺栓，所述緊固螺栓穿過所述螺栓孔支撐在待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣上。
[0006]進一步，所述上層方形固定框的四個角上也開有螺栓孔。螺栓孔位于上層方形固定框的內(nèi)部，螺栓長度可根據(jù)圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的大小進行合理選擇。
[0007]—種圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的直剪試驗方法，所述方法包括以下步驟:
[0008](a)選擇要測試的具有設(shè)定尺寸的圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣；
[0009](b)測量直剪儀平面剪切頭的高度，并在巖石結(jié)構(gòu)面試樣的相同高度位置處做標(biāo)記；
[0010](C)利用起吊裝置把上層方形固定框和下層方形固定框從試樣頂部放置于巖石結(jié)構(gòu)面試樣的標(biāo)記處；
[0011](d)根據(jù)試樣的大小，選擇相對應(yīng)的緊固螺栓長度；
[0012](e)用緊固螺栓分別穿過螺栓孔直到螺栓的端部與圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣外表面相接觸并扭緊；
[0013](f)把圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣與平面剪切頭的配套裝置一起放置于巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀中，根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)面直剪試驗規(guī)程進行直剪試驗，獲得圓形巖石結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。
[0014]進一步，所述方法還包括以下步驟:(g)為了獲得多個剪切方向的抗剪強度，把緊固螺栓放松，轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)面試樣的位置到需要測試的剪切方向，多次重復(fù)步驟(b)到(f)就得到該巖石結(jié)構(gòu)面多個剪切方向的抗剪強度，獲得該巖石結(jié)構(gòu)面的各向異性特性。
[0015]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:本發(fā)明給出了圓形結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置，能夠配合直剪儀的平面剪切頭測試系列多尺度圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的抗剪強度。該配套裝置及直剪試驗方法具有如下優(yōu)點:(I)操作方便、成本低、工期短；
(2)可測試的圓形結(jié)構(gòu)面試樣的尺寸范圍為10mm?100mm ; (3)只需要轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)面方向，就可測試結(jié)構(gòu)面抗剪強度的各向異性特性，而該裝置無需制樣位置變換，試驗結(jié)果精度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是用于圓形結(jié)構(gòu)面試樣的平面剪切頭配套裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是圖1的俯視圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0019]實施例1
[0020]參照圖1和圖2,—種用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置，所述巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀包括平面剪切頭5和剪切油缸6，所述剪切油缸6的動作端上安裝所述平面剪切頭5，所述直剪儀平面剪切頭配套裝置包括方形固定框架和緊固裝置，所述方形固定框架包括下層方形固定框I和上層方形固定框2，所述下層方形固定框I位于上層方形固定框2的下方且相互固定連接，所述上層固定框2和下層固定框I的內(nèi)部為用于放置待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣7的工位空腔；所述上層方形固定框2的四邊的中間位置開有螺栓孔3，所述緊固裝置為緊固螺栓4，所述緊固螺栓4穿過所述螺栓孔3支撐在待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣7上。
[0021]進一步，所述上層方形固定框2的四個角上也開有螺栓孔。螺栓孔位于上層方形固定框的內(nèi)部，螺栓的長度可根據(jù)圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的大小進行合理選擇。
[0022]上下層方形固定框通過焊接固定在一起，也可以采用其他固定方式。
[0023]實施例2
[0024]參照圖1和圖2，一種圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的直剪試驗方法，所述方法包括以下步驟:
[0025](a)選擇要測試的設(shè)定尺寸的圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣7 ；
[0026](b)測量直剪儀平面剪切頭5的高度，并在巖石結(jié)構(gòu)面試樣的相同高度位置處做標(biāo)記；
[0027](c)利用起吊裝置把上層方形固定框2和下層方形固定框I從巖石結(jié)構(gòu)面試樣頂部放置于(b)中試樣外側(cè)的標(biāo)記處；
[0028](d)根據(jù)試樣的大小，選擇相對應(yīng)的緊固螺栓4長度；
[0029](e)用緊固螺栓4分別穿過螺栓孔3直到螺栓的端部與圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣7外表面相接觸并扭緊；
[0030](f)把圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣與平面剪切頭的配套裝置一起放置于巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀中，根據(jù)直剪試驗規(guī)程進行直剪試驗，獲得圓形巖石結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。
[0031]進一步，所述方法還包括以下步驟:(g)，為了獲得多個剪切方向的抗剪強度，把緊固螺栓放松，轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)面的位置到需要測試的剪切方向，多次重復(fù)步驟(b)到(f)就得到該巖石結(jié)構(gòu)面多個剪切方向的抗剪強度，獲得該巖石結(jié)構(gòu)面的各向異性特性。
[0032]某巖體工程為了獲得巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強度的各向異性特性，制作了圓形結(jié)構(gòu)面試樣，但現(xiàn)有直剪儀的剪切頭是平面的，無法進行圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的抗剪強度直剪試驗，因此就需要采用圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的直剪儀平面剪切頭配套裝置。
[0033]以獲得直徑是300_的不同試驗方向的圓形巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強度為例，本發(fā)明的實施方案是:
[0034](a)選擇要測試的直徑為300mm的巖石結(jié)構(gòu)面試樣。
[0035](b)測量巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭5的高度，并在巖石結(jié)構(gòu)面試樣7的相同高度位置處做標(biāo)記。
[0036](c)利用起吊裝置把上層方形固定框I和下層方形固定框2從巖石結(jié)構(gòu)面試樣頂部放置于(b)中試樣所做的標(biāo)記處。
[0037](d)根據(jù)試樣的大小，選擇相對應(yīng)的8個緊固螺栓長度。
[0038](e)用8個緊固螺栓4分別穿過相對應(yīng)的螺栓孔3直到螺栓的端部與試樣外表面相接觸并扭緊。
[0039](f)把圓形結(jié)構(gòu)面試樣與平面剪切頭的配套裝置一起放置于直剪儀中就可根據(jù)相應(yīng)的直剪試驗規(guī)程進行直剪試驗，獲得圓形巖石結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。
[0040](g)要獲得多個剪切方向的抗剪強度，只需把螺栓4放松，轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)面的位置到需要測試的剪切方向，多次重復(fù)步驟(b)到(f)可得到該巖石結(jié)構(gòu)面多個剪切方向的抗剪強度，進而可分析該巖石結(jié)構(gòu)面的各向異性特性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置，其特征在于:所述巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀包括平面剪切頭和剪切油缸，所述剪切油缸的動作端上安裝所述平面剪切頭，所述直剪儀平面剪切頭配套裝置包括方形固定框架和緊固裝置，所述方形固定框架包括下層方形固定框和上層方形固定框，所述下層方形固定框位于上層方形固定框的上方且相互固定連接，所述上層固定框和下層固定框的內(nèi)部為用于放置待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的工位空腔；所述上層方形固定框的四邊的中間位置開有螺栓孔，所述緊固裝置為緊固螺栓，所述緊固螺栓穿過所述螺栓孔支撐在待測試圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的直剪儀平面剪切頭配套裝置，其特征在于:所述上層方形固定框的四個角上也開有螺栓孔。
3.一種用如權(quán)利要求1所述的用于圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣的巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀平面剪切頭配套裝置實現(xiàn)的直剪試驗方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:: (a)選擇要測試的具有設(shè)定尺寸的圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣； (b)測量直剪儀平面剪切頭的高度，并在巖石結(jié)構(gòu)面試樣的相同高度位置處做標(biāo)記； (C)利用起吊裝置把上層方形固定框和下層方形固定框從試樣頂部放置于巖石結(jié)構(gòu)面試樣的標(biāo)記處； (d)根據(jù)試樣的大小，選擇相對應(yīng)的緊固螺栓長度； (e)用緊固螺栓分別穿過螺栓孔直到螺栓的端部與圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣外表面相接觸并扭緊； (f)把圓形巖石結(jié)構(gòu)面試樣與平面剪切頭的配套裝置一起放置于巖石結(jié)構(gòu)面直剪儀中，根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)面直剪試驗規(guī)程進行直剪試驗，獲得圓形巖石結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。
4.如權(quán)利要求3所述的直剪試驗方法，其特征在于:所述方法還包括以下步驟: (g)，為了獲得多個剪切方向的抗剪強度，把緊固螺栓放松，轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)面試樣的位置到需要測試的剪切方向，多次重復(fù)步驟(b)到(f)就得到該巖石結(jié)構(gòu)面多個剪切方向的抗剪強度，獲得該巖石結(jié)構(gòu)面的各向異性特性。
【文檔編號】G01N3/24GK104359770SQ201410524226
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】羅戰(zhàn)友, 杜時貴, 黃曼, 呂原君, 張曉鶯, 雍睿 申請人:紹興文理學(xué)院