CN102466580A - 一种消除直剪试验结构面制模时误差角的调平夹尺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到直剪试验测定结构面抗剪强度参数试验。试验过程中要对结构面进行浇注制模，规范要求结构面放入水泥砂浆中时，要使结构面保持水平，但实际操作中很难保证结构面水平，经大量测量数据统计结构面普遍存在误差角，约在5°左右。由于误差角的存在，必然导致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，从而严重影响试验数据的准确性和可靠性。为避免误差角的出现，在结构面浇注制模时，通过调平夹尺将结构面对准夹紧后，通过调整夹尺上的水平仪，使其水平放置，避免了误差角的产生。本发明属于工程技术领域。

Description

一种消除直剪试验结构面制模时误差角的调平夹尺

技术领域

本发明涉及到直剪试验测定结构面抗剪强度参数试验。试验过程中要对结构面进行浇注制模，规范要求结构面放入水泥砂浆中时，要使结构面保持水平，但实际操作中很难保证结构面水平，经大量测量数据统计结构面普遍存在误差角，约在5°左右。由于误差角的存在，必然导致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，从而严重影响试验数据的准确性和可靠性。为避免误差角的出现，在结构面浇注制模时，通过调平夹尺将结构面对准夹紧后，通过调整夹尺上的水平仪，使其水平放置，避免了误差角的产生。本发明属于工程技术领域。

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。抗剪强度指标是稳定性评价中非常重要的参数之一，所以抗剪强度指标的准确度和可靠度直接关系着岩体结构面稳定性评价的正确与否；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。在进行传统的直剪试验前，要对结构面试样进行浇注，在浇注过程中存在较多不足有待改进，其中很重要的一点不足是：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。在完成以上操作步骤后，由于人眼的视觉误差，结构面是很难保证水平的，通过对大量浇注制备好的结构面样的测量数据统计工作，发现结构面普遍存在误差角，约在5°左右，不能精确的使结构面与水平面平行。

由于结构面试样浇注时误差角的存在，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，所以误差角是严重影响试验数据的准确性和可靠性的重要因素。因此，如果能通过某种仪器消除试样浇注时的误差角，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误差角的，使用该调平夹尺可以确保结构面在浇注时是水平。本发明对平直、较平直的粗糙度小的结构面的效果好，但对于不规则的粗糙度大的结构面效果欠佳。

发明内容

本发明的目的是解决结构面试样浇注时存在误差角的缺点，本发明提供了一种通过调整水准泡居中来使结构面达到水平的调平夹尺。该调平夹尺不仅使用简单、操作方便、精度高而且造价不高，经济又实惠。

为了解决上述误差角的存在，所提出的技术方案如下：

用于消除直剪试验结构面制模时结构面误差角(14)的调平夹尺。包括主尺A段(9)、主尺B段(10)、塑料圆盘水平仪、横向移动钳口(以下简称为横向尺框)(8)、纵向移动钳口(以下简称为纵向尺框)(6)、橡胶片(7)、锁紧螺钉(5)。主尺A段(9)、主尺B段(10)呈直角垂直设计，在主尺两段重合的正方形部分(4)厚度加厚，并在正方形内挖有圆形凹槽，圆盘水平仪安置在凹槽内。横向钳口(8)上端设计为嵌套状的环形空心孔隙(11)，可以套在主尺A段(9)上左右移动，也可以从主尺A段(9)右端滑下取出；横向钳口(8)主体部分上下表面所在平面与主尺上下表面所在平面重合，其上部有一锁紧螺钉(5)，可将横向钳口(8)固定在主尺A段(9)的任意位置。主尺B段(10)钳口和主尺A段(9)钳口的内侧即两钳口与结构面试样接触的一侧，固定有摩擦系数大的橡胶材料(如天然橡胶)制成的橡胶片(7)。纵向钳口(6)左端套在主尺B段(10)上，纵向钳口(6)主体部分下表面与主尺上表面重合，可以纵向沿主尺B段(10)移动，移动到合适位置可用锁紧螺钉(5)拧紧固定；纵向钳口(6)与结构面试样接触的一侧同样按有橡胶片(7)。调平夹尺的核心部件是圆盘水平仪，用主尺A段(9)钳口、主尺B段(10)钳口、横向钳口(8)、纵向钳口(6)从四个方向与待剪切的结构面(13)边界对准固定好后，通过水准气泡(1)的居中来调整结构面位置使其水平。

进一步，调平夹尺一般采用碳钢、工具钢和不锈钥制造。调平夹尺在制作工艺方面应有以下技术要求：①、夹尺各零(部)件表面不得有严重影响外观和使用性能的裂痕、划痕、磁伤、锈迹、毛刺等缺陷。②、夹尺零(部)件表面的彼、涂层不得有脱落及明显影响外观的色泽不均等缺陷。③、夹尺的尺框、徽动装置沿尺身的移动应平稳、无卡滞和松动现象。④、夹尺主要测量面的表面粗糙度最大允许值为R 0.4μm。⑤、无论夹尺尺框紧固与否，使用前要检验调平夹尺主尺所在平面是否与水平仪所在平面平行。

调平夹尺主尺A(9)、主尺B段(10)(不包括正方形加厚部分)长均为14cm，宽为3cm，厚为0.4cm；主尺A、B段内侧橡胶片(7)长均为14cm，宽为0.3cm，厚为0.4cm；横向移动钳口(8)和纵向移动钳口(6)总长为17.2cm，宽为2cm，厚为0.4cm；横纵移动钳口内侧的橡胶片(7)长13.5cm，宽为0.3cm，厚度为0.4cm；横向钳口(8)上端是嵌套的环形空心孔隙(11)，上端可以套在主尺A段(9)上，嵌套部分的厚度均为0.2cm；纵向钳口(6)左端部同样为空心嵌套设计，环形空心孔隙(11)正好可以嵌套B段钳口上，嵌套部分的厚度均为0.2cm；圆盘水平仪外径(3)为2.5cm，高1cm，上表面圆形水准圈(2)直径为1cm，气泡(1)直径0.6cm，主尺上正方形加厚部分(4)厚度为1cm，正方形内凹槽深0.6cm，直径为2.5cm；锁紧螺钉(5)直径为0.4cm。

本发明的技术效果是：调平夹尺能保证结构面试样在进行浇注时，结构面所在平面与水平面平行，避免了误差角的出现。

附图说明

图1是调平夹尺三维立体示意图

图2是调平夹尺正面投影示意图

图3是调平卡尺剖面I-I、II-II示意图

图4是结构面试样浇注时误差角示意图

图1中，1-气泡，2-水准圈，3-圆盘水平仪外边界，4-正方形加厚部分，5-锁紧螺钉，6-纵向移动钳口，7-橡胶片，8-横向移动钳口，9-主尺A段，10-主尺B段。

图2中，1-气泡，2-水准圈，3-圆盘水平仪外边界，4-正方形加厚部分，5-锁紧螺钉，6-纵向移动钳口，7-橡胶片，8-横向移动钳口，9-主尺A段，10-主尺B段。

图3中，5-锁紧螺钉，6-纵向移动钳口，8-横向移动钳口，11-环形空心孔隙。

图4中，12-结构面试样，13-待剪切的结构面，14-误差角，15-水泥砂浆。

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3，一种用于消除直剪试验结构面制模时结构面误差角的调平夹尺，包括主尺A段(9)、主尺B段(10)、塑料圆盘水平仪、横向移动钳口(以下简称为横向钳口)(8)、纵向移动钳口(以下简称为纵向钳口)(6)、橡胶片(7)、锁紧螺钉(5)。主尺A段(9)、主尺B段(10)呈直角垂直设计，在主尺两段重合的正方形部分厚度加厚(4)，并在正方形内挖有圆形凹槽，圆盘水平仪安置在凹槽内。横向钳口(8)上端设计为嵌套状的环形空心孔隙(11)，可以套在主尺A段(9)上左右移动，也可以从A段(9)右端滑下取出；横向钳口(8)主体部分上下表面所在平面与主尺上下表面所在平面重合，其上部有一锁紧螺钉(5)，可将横向钳口(8)固定在主尺A段(9)的任意位置。主尺B段(10)钳口和主尺A段(9)钳口的内侧即两钳口与所需测量物体接触的一侧，固定有摩擦系数大的橡胶材料(如天然橡胶)制成的橡胶片(7)。纵向钳口(6)左端套在主尺B段(10)上，纵向钳口(6)主体部分下表面与主尺上表面重合，可以纵向沿主尺B段(10)移动，移动到合适位置可用锁紧螺钉(5)拧紧固定；纵向钳口(6)与测量物体接触的一侧同样按有橡胶片(7)。调平夹尺的核心部件是圆盘水平仪，用主尺A段(9)钳口、主尺B段(10)钳口、横向钳口(8)、纵向钳口(6)从四个方向与结构面边界对准固定好后，通过水准气泡(1)的居中来调整结构面位置使其水平。

调平夹尺在使用前所做的工作是，将结构面居中于水泥砂浆(15)中，水泥砂浆(15)填满捣实。首先应确定出待剪结构面(13)所在的平面，移动夹尺上的横向活动钳口(8)，使主尺B段(10)钳口和横向移动钳口(8)张开，将主尺A段(9)、主尺B段(10)钳口的上表面内侧边缘与结构面的边界线重合，再将横向移动钳口(8)的上表面内侧边缘与对应的结构面该侧的边界线重合，然后夹紧结构面，将锁紧螺钉(5)拧紧；再移动纵向移动钳口(6)，使钳口下表面与结构面共面，接触紧密后，拧紧纵向钳口(6)上的锁紧螺钉(5)，此时待剪结构面(13)与四个钳口固定锁紧，调整调平夹尺，使夹尺上的水平仪中的气泡(1)能够居中，调整夹尺位置的同时，由于夹尺和结构面试样(12)是夹紧的，所以待剪结构面(13)将随着夹尺在水泥砂浆(15)中调整位置，气泡(1)居中则待剪结构面(13)被调整水平。

该发明涉及到实验测定岩体中结构面剪切强度参数。在此，采用XJ-1型携带式剪切仪进行直剪试验。所以对结构面试样的尺寸有要求，规定结构面规格为长轴8-10cm，高约7-8cm的近似方块体。该发明对于长轴超过12cm的较大的结构面试样不适用。如要用调平卡尺调平尺寸较大结构面，可在制作时加长主尺A、B段的长度即可。另外调平夹尺对平直、较平直的粗糙度小的结构面调平效果好，但对于不规则的粗糙度大的结构面调平效果欠佳。

以浇注规格为8×8×8的结构面为例，说明本发明的实施方案如下：

结构面试样浇注前，在模具内壁涂上一层薄黄油层，并复上一张牛皮纸，以使浇注好的试样易与样模脱离，然后，在半个样模内加少量的水泥砂浆(15)，将结构面试样(12)居中放入，使待剪结构面(13)高出样模边框4-5mm，移动调平夹尺上的横向钳口(8)，使主尺B段(10)钳口和横向钳口(8)张开，将主尺A段(9)、主尺B段(10)钳口的上表面内侧边缘与结构面的两条边界线重合，再将横向钳口(8)的上表面内侧边缘与对应的结构面该侧的边界线重合，拧紧螺钉(5)，固定好横向钳口(8)；再移动纵向钳口(6)，使其下表面与待剪结构面(13)共面，拧紧螺钉(5)，固定好纵向钳口(6)。如果结构面的边界是两两平行的规则方形，则主尺A段(9)钳口、主尺B段(10)钳口、横向钳口(8)的上表面内侧可轻易的与结构面边界线对准重合，如果结构面的边界是不规则的，则可用钳口先对齐结构面较平整的边界线，剩余的钳口只要找到结构面上的与边界的该边共面的点对准重合即可；接触紧密后，拧紧纵向尺框(6)上的锁紧螺钉(5)，此时结构面试样(12)与四个钳口固定锁紧，调整调平夹尺，使夹尺上的水平仪中的气泡(1)能够居中，调整夹尺位置的同时，由于调平夹尺和结构面试样(12)是夹紧的，所以结构面将随着夹尺在水泥砂浆(15)中调整位置，水准气泡(1)居中则待剪结构面(13)被调整水平。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(15)填满捣实，待水泥砂浆(15)凝固(约12h)后，在另一半空样模内先加适量砂浆，在模具边框两端各放一根开缝垫条，将已凝固的那一半样模倒转，盖在另一半样模上对齐；然后从开缝中向空模注入砂浆，填满捣实，24h，拆去取出试样，进行养护即可。

Claims (2)

1.用于消除直剪试验结构面制模时结构面误差角的调平夹尺，包括以下几部分：主尺A段、主尺B段、塑料圆盘水平仪、横向移动钳口(以下简称为横向尺框)、纵向移动钳口(以下简称为纵向尺框)、橡胶片、锁紧螺钉；主尺两段(A段、B段)呈直角垂直设计，在主尺两段重合的正方形部分厚度加厚，并在正方形内挖有圆形凹槽，圆盘水平仪安置在凹槽内；横向钳口上端设计为嵌套状的环形空心孔隙，可以套在主尺A段上左右移动，也可以从A段右端滑下取出；横向钳口主体部分上下表面所在平面与主尺上下表面所在平面重合，其上部有一锁紧螺钉，可将横向钳口固定在主尺A段的任意位置；B段钳口和A段钳口的内侧即两钳口与结构面试样接触的一侧，固定有摩擦系数大的橡胶材料(如天然橡胶)制成的橡胶片；纵向钳口左端套在主尺B段上，纵向钳口主体部分下表面与主尺上表面重合，可以纵向沿主尺B段移动，移动到合适位置可用锁紧螺钉拧紧固定；纵向钳口与结构面试样接触的一侧同样按有橡胶片；调平夹尺的核心部件是圆盘水平仪，用A段钳口、B段钳口、横向钳口、纵向钳口从四个方向与结构面边界对准固定好后，通过水准泡的居中来调整结构面位置使其水平。

2.调平夹尺在使用前所做的工作是，将结构面居中于水泥砂浆中，水泥砂浆填满捣实；首先应确定出结构面所在的平面，移动夹尺上的横向活动钳口，使B段钳口和横向移动钳口张开，将A、B段钳口的上表面内侧边缘与结构面的边界线重合，再将横向移动钳口的上表面内侧边缘与对应的结构面该侧的边界线重合，然后夹紧结构面，将锁紧螺钉拧紧；再移动纵向移动钳口，使钳口下表面与结构面共面，接触紧密后，拧紧纵向尺框上的锁紧螺钉，此时结构面与四个钳口固定锁紧，调整调平夹尺，使夹尺上的水平仪中的气泡能够居中，调整夹尺位置的同时，由于夹尺和结构面是夹紧的，所以结构面将随着夹尺在水泥砂浆中调整位置，气泡居中则结构面被调整水平。

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