CN102061685B - 直剪试验中结构面试样的防沉降夹 - Google Patents
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Abstract
直剪试验中结构面试样的防沉降夹涉及XJ-1型携带式剪切仪测定岩体中结构面剪切强度参数试验;包括外框架、活动长板、橡胶薄片、小型圆柱螺旋拉伸弹簧、弹簧固定环、拧紧螺栓。剪切试验前的结构面模型的制作过程中,在半个样模内加少量的水泥砂浆,将试样居中放入,使受剪面高出样模边框4-5mm,并使之水平,注入水泥砂浆填满捣实;此时通过观察会发现,由于水泥砂浆的流动性和结构面试样的重力作用,结构面在水泥砂浆中发生不均匀沉降,导致水泥砂浆凝固时,产生了三种对试验结果影响很大的后果。在结构面模型制作时,通过使用结构面试样的防沉降夹,将结构面夹紧使其固定不动,避免了其发生不均匀沉降。本发明属于工程技术领域。
Description
技术领域
本发明属于工程技术领域,涉及到试验“使用携带式剪切仪测定结构面剪切强度”中结构面模型的制作环节,适合固定结构面试样的平面尺寸范围为5cm×5cm-13cm×13cm。
背景技术
岩土工程中为了评价岩体结构面的稳定性,需要通过直剪试验得到结构面的抗剪强度指标。抗剪强度指标是地质、水利、交通等相关工程中工程设计和稳定性评价中非常重要的参数之一,抗剪强度指标如果不可靠将直接导致工程应用时造成较大偏差。在使用XJ-1型携带式剪切仪进行传统的直剪试验中,要先制作结构面模型,在制作过程中存在较多不足有待改进,其中很重要的一点不足叙述如下:浇注时,在半个样模内加少量的水泥砂浆,将试样居中放入,使受剪面高出样模边框4-5mm,并使之水平;同时保持剪切方向与模具框长边方向一致,随后注入水泥砂浆填满捣实。在完成以上操作后,由于水泥砂浆的流动性以及结构面试样的重力作用,结构面调整水平后在水泥砂浆凝固过程中发生不均匀沉降。
由于结构面试样不均匀沉降,将产生以下几种后果。第一种情况是导致结构面不再水平,出现了误差角,所制结构面模型在进行直剪试验时,结构面与仪器所加竖直力不能垂直,导致竖直力与剪切方向是不垂直的;第二种情况是导致结构面高出样模边框不到4-5mm,通过大量统计,结构面平均会下降2-3mm,这时结构面只高出水泥面1-2mm,在进行直剪试验时,在竖直力和水平力作用下,会发生上下两个模型的水泥之间摩擦受剪的情况,导致水平压力表读数偏大;第三种情况是结构面下沉至水泥砂浆中,导致此结构面模型制作失败,该结构面试样作废。综上所述,三种情况都将严重影响试验数据的准确性和可靠性。因此,如果能通过结构面试样的防沉降夹消除结构面的不均匀沉降,避免以上三种情况的出现,将会很大程度上提高直剪试验数据的准确性和可靠性。本发明旨在消除上述所提的不均匀沉降,通过使用固定框将结构面试样固定不动,避免了不均匀沉降的发生。
发明内容
本发明的目的是解决结构面模型制作时存在不均匀沉降的缺点,本发明提供了一种固定结构面试样的防沉降夹。该防沉降夹不仅结构简单、操作方便、拆卸容易而且造价不高,经济又实惠。
为了解决上述结构面不均匀沉降问题,所提出的技术方案如下:
直剪试验结构面试样的防沉降夹包括以下几部分:外框架、活动长板2块、橡胶薄片2块、小型圆柱螺旋拉伸弹簧2个、弹簧固定环4个、拧紧螺栓4个;外框架为长方形框架,一端开口,由两根等长的截面为长方形的长条钢杆(以下简称长杆)和一根短条钢杆(以下简称短杆)组成,两根长杆平行并通过短杆连接,每根长杆的内侧均挖有滑槽,呈倒下的“T字形”,供活动长板的两端在滑槽内移动,活动长板可以从开口端取出;活动长板为长方形薄钢板,其与结构面试样接触的一侧贴有摩擦系数大的橡胶薄片,其两端有与“T字形”凹槽相吻合的固定端;弹簧为拉伸弹簧,端部结构型式为圆钩环型,代号L II(摘自GB/T1239.6-1992);弹簧固定环有螺纹的一端通过拧紧螺栓固定在活动长板上,有固定环的一端用于连接弹簧。
结构面试样的防沉降夹,外框架的长杆长为20cm,截面为长方形,短边长为1cm,长边长为2cm;长杆上的凹槽呈倒下的“T字形”,“T字形”翼缘长为1.4cm,宽为0.3cm,梁肋部分长0.3cm,宽0.4cm;短杆为实心杆,长18cm,截面为长方形,短边长为1cm,长边长为2cm;活动长板钢板部分长为18cm,宽为2cm,厚为0.5cm,橡胶薄片部分长17.6cm,宽为2cm,厚0.3cm,橡胶薄片两端各距框架0.2cm;长板两端的固定端呈“T字形”,“T字形”翼缘长为1.4cm,宽为0.3cm,梁肋部分长0.3cm,宽0.4cm,厚0.5cm;长板上两个螺纹孔洞,直径为0.2cm,圆心距两边宽均为1.5cm;圆心距上、下底边均为1cm;拉伸弹簧材料截面直径为1.2mm,有效圈数25圈,自由高度40mm,弹簧中径10mm。
由于XJ-1型携带式剪切仪所搭配的制作模具的尺寸限制,对结构面试样的规格要求为长轴8-10cm,高约7-8cm的近似方块体;根据以上各部件的尺寸设计,本防沉降夹适合于平面尺寸范围为5cm×5cm-13cm×13cm的结构面试样。
本发明的技术效果是:将用弹簧连接的两块活动长板拉开,外框架放置在浇注模具侧板的顶面上,调整两块长板,使其内侧与结构面试样贴紧,通过弹簧的收缩力将结构面夹紧固定好,保证了结构面试样在水泥砂浆中不发生不均匀沉降。
附图说明
图1是结构面试样的固定框俯视图
图2是A向局部示意图
图3是活动长板俯视图
图4是活动长板侧视图
图1中,1-外框架的长杆;2-长杆内凹槽;3-橡胶薄片;4-拧紧螺栓;5-活动长板薄钢板;6-小型圆柱螺旋拉伸弹簧;7-弹簧固定环;8-外框架的短杆;9-尺寸为8cm×8cm的标准结构面试样。
图2中,2-长杆内凹槽。
图3中,3-橡胶薄片;5-活动长板薄钢板;10-活动长板端部。
图4中,3-橡胶薄片;5-活动长板薄钢板;10-活动长板端部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1到图4,直剪试验结构面试样的防沉降夹包括以下几部分:外框架、活动长板2块、橡胶薄片(3)2块、小型圆柱螺旋拉伸弹簧(6)2个、弹簧固定环(7)4个、拧紧螺栓(4)4个;外框架为长方形框架,一端开口,由两根等长的截面为长方形的长条钢杆(1)(以下简称长杆)和一根短条钢杆(8)(以下简称短杆)组成,两根长杆(1)平行并通过短杆(8)连接,每根长杆(1)的内侧均挖有滑槽(2),呈倒下的“T字形”,供活动长板的两端(10)在滑槽(2)内移动;活动长板为长方形薄钢板(5),其与结构面试样接触的一侧贴有摩擦系数大的橡胶薄片(3),其两端有与“T字形”凹槽相吻合的固定端(10);弹簧(6)弹簧为拉伸弹簧,呈圆柱状,端部结构型式为圆钩环型,代号L II;弹簧固定环(7)有螺纹的一端通过拧紧螺栓(4)固定在活动长板(5)上,有固定环的一端用于连接弹簧(6)。
为了说明直剪试验结构面试样的防沉降夹的操作过程,本实施以尺寸为8cm×8cm的结构面试样的模型制作过程为例进行说明。
(1)结构面试样的浇筑与调平
结构面模型制作前,在模具前后侧板内壁涂上一层薄黄油层,并复上一张牛皮纸,以使制作好的模型易与前后侧板内壁脱离,然后在半个模具内加少量的水泥砂浆,将试样居中放入,使受剪面高出样模边框4-5mm,并使之水平;同时保持剪切方向与模具框长边方向一致。
(2)用防沉降夹固定结构面
注入水泥砂浆填满捣实,并将水泥砂浆抹平,此时使用结构面试样防沉降夹,将两个活动长板(5)拉开,再将外框架平放在浇注模具侧板的顶面上,慢慢收缩活动长板(5),使活动长板内侧的橡胶薄片(3)与结构面试样(9)两侧面接触好,贴紧后通过弹簧(6)的收缩力将试样夹紧,以阻止结构面发生不均匀沉降;如果结构面试样(9)两相对应的侧面是平行的,则两块橡胶薄片(3)与结构面试样(9)两个侧面均达到整个侧面相接触,此时的固定效果最好,但如果结构面试样(9)两相对应的侧面是不平行的,则可以将外框架平放在浇注模具上之后,在水平面上调整外框架的位置,保证两块橡胶薄片(3)中的一块能与结构面的一个侧面尽量完全接触,此时另一个橡胶薄片(3)与结构面另一个侧面只能局部贴紧,这种情况下固定效果不能达到最理想,但是弹簧的收缩力也足以阻止结构面的下沉。
(3)结构面模型的凝固与制作模具的拆卸
待水泥砂浆凝固(约12h)后,拉开两个活动长板(5),将固定框取下即可;再将制作好的模型从模具中取出,将模具上的水泥残渣清理干净。在制作另一半模型时因为有垫条的存在不再需要使用防沉降夹,在空模具前后侧板内壁再次涂上一层薄黄油层,并复上一张牛皮纸,再加适量砂浆,在模具边框两端各放一根开缝垫条,将已凝固的那一半模型倒转,盖在另一半模具上对齐;然后从开缝中向空模具中注入砂浆,填满捣实,24h,拆去取出试样,进行养护,这样结构面模型就制作完成了。
Claims (2)
1.一种直剪试验中结构面试样的防沉降夹,其特征在于:所述防沉降夹包括以下几部分:外框架、活动长板2块、橡胶薄片2块、小型圆柱螺旋拉伸弹簧2个、弹簧固定环4个、拧紧螺栓4个;外框架为长方形框架,一端开口,由两根等长的截面为长方形的长条钢杆和一根短条钢杆组成,所述长条钢杆以下简称长杆,所述短条钢杆以下简称短杆,两根长杆平行并通过短杆连接,每根长杆的内侧均挖有滑槽,呈倒下的“T字形”,供活动长板的两端在滑槽内移动,活动长板可以从开口端取出;活动长板为长方形薄钢板,其与结构面试样接触的一侧贴有摩擦系数大的橡胶薄片,其两端有与“T字形”滑槽相吻合的固定端;弹簧为拉伸弹簧,端部结构型式为圆钩环型,代号LII,摘自GB/T1239.6-1992;弹簧固定环有螺纹的一端通过拧紧螺栓固定在活动长板上,有固定环的一端用于连接弹簧。
2.一种权利要求1所述的直剪试验中结构面试样的防沉降夹的使用方法,包括以下几个步骤:
1)结构面试样的浇筑与调平:结构面模型制作前,在模具前后侧板内壁涂上一层薄黄油层,并复上一张牛皮纸,以使制作好的模型易与前后侧板内壁脱离,然后在半个模具内加少量的水泥砂浆,将试样居中放入,使受剪面高出样模边框4-5mm,并使之水平;同时保持剪切方向与模具框长边方向一致;
2)用防沉降夹固定结构面:注入水泥砂浆填满捣实,并将水泥砂浆抹平,此时使用结构面试样的防沉降夹,将两个活动长板拉开,再将外框架平放在浇注模具侧板的顶面上,慢慢收缩活动长板,使活动长板内侧的橡胶薄片与结构面试样两侧面接触好,贴紧后通过弹簧的收缩力将试样夹紧,以阻止结构面发生不均匀沉降;如果结构面试样两相对应的侧面是平行的,则两块橡胶薄片与结构面试样两个侧面均达到整个侧面相接触,此时的固定效果最好,但如果结构面试样两相对应的侧面是不平行的,则将外框架平放在浇注模具上之后,在水平面上调整外框架的位置,保证两块橡胶薄片中的一块能与结构面的一个侧面尽量完全接触,此时另一个橡胶薄片与结构面另一个侧面只能局部贴紧,这种情况下固定效果不能达到最理想,但是弹簧的收缩力也足以阻止结构面的下沉;
3)结构面模型的凝固与制作模具的拆卸:待水泥砂浆凝固约12h后,拉开两个活动长板,将防沉降夹取下即可;再将制作好的模型从模具中取出,将模具上的水泥残渣清理干净;在制作另一半模型时因为有垫条的存在不再需要使用防沉降夹,在空模具前后侧板内壁再次涂上一层薄黄油层,并复上一张牛皮纸,再加适量砂浆,在模具边框两端各放一根开缝垫条,将已凝固的那一半模型倒转,盖在另一半模具上对齐;然后从开缝中向空模具中注入砂浆,填满捣实,24h后,拆去取出试样,进行养护,这样结构面模型就制作完成了。
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