CN103323327B - 一种类岩质材料的剪切盒装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于力学试验设备技术领域，涉及一种类岩质材料的剪切盒装置，上盒活动部分位于剪切上盒两侧并分别与上盒盒顶和上盒盒底；上盒盒底固定槽固定制于上盒盒底下侧；下盒盒顶固定槽固定于下盒盒顶的上侧并与上盒盒底固定槽对应，下盒盒顶固定滚珠均匀分布于下盒盒顶固定槽内；下盒活动部分分别与下盒盒顶和下盒盒底固定相连；两个下盒方向活动板分别固定在不同下盒方向固定板的上下端部；下盒盒底方向板与下盒盒底螺纹杆组合，下盒盒底螺纹杆底端固定在下盒盒底上，顶端与下盒盒底方向板接触；其整体结构原理简单，使用操作灵便，观察效果好，取样成功率高，适用性强，试验结果准确性好，实验环境友好。

Description

一种类岩质材料的剪切盒装置

技术领域：

本发明属于力学试验设备技术领域，涉及一种类岩质材料的改进式剪切盒装置，用于对岩石和混凝土等类岩质材料进行抗剪强度室内试验场合，替代现有技术的剪切盒装置。

背景技术：

目前，建筑工程、地下工程和坝体施工工程中，在设计与施工阶段，能提前了解工程周围地质环境及施工材料的剪切强度，可以保证相关工程施工及使用安全，同时在工程施工阶段确定工程结构的剪切强度，有利于随时掌握工程结构的安全状况。在现有类岩质材料室内剪切强度试验过程中，一般对工程所取试样采用剪切盒装置进行试验，通过预置剪切破坏面而确定试样的剪切强度。现有的室内剪切盒试验方法存在着非常明显的缺点在于剪切盒的尺寸与剪切破坏面的预置中，其室内试验过程中，剪切盒的尺寸固定，要求被测试样的尺寸固定且严格，只能适用于一定尺寸范围内的规则试样；而在实际取样过程中，无论是工程围岩，还是工程结构，严格的取样要求会给试样制备带来不便，而不合格的工程试样，又会严重影响剪切试验结果，降低试验结果的准确性和可靠性，从而影响工程设计、施工及后期使用过程中对结构稳定性的判断；同时现有剪切盒破坏面的预置是利用剪切盒的边缘，在试样满足剪切试验要求的前提下，剪切破坏面出现在试样的平面中，破坏面唯一；单一的预置破坏面不能满足剪切强度研究过程中不同角度破坏面的要求，且降低剪切试验结果的普遍性和适用性，试验结果甚至可能为工程应用提供错误的指导，给工程增加安全隐患；现有的剪切盒的上下盒采用自然放置形式，在剪切盒受力不均匀时，上下剪切盒出现错动引起预置剪切破坏面的变化，从而改变剪切试验结果，同时上下盒间摩擦也会造成剪切试验结果的差异，降低试验结果的可靠性。随着建筑施工工程量的迅速增加，国内外经济迅猛发展，大型工程越来越多，为保证工程设计、施工及使用过程中的安全，对工程围岩及工程结构的剪切强度提出了更明确的要求，这就对合理的室内剪切盒装置提出了越来越高的需求，但从现有文献资料中尚未见到有改进的类岩质材料的剪切盒装置的研究报道，也未见有相关专利技术被公开。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种适用性和准确度更好的类岩质材料室内剪切盒装置，既能满足不同尺寸试样室内剪切试验的需求，又能满足不同角度预置破坏面的剪切试验要求；采用改进式剪切盒结构，可降低工程取样的难度，降低工程重复取样的成本，提高室内剪切试验的适用性，使室内剪切试验满足更多的工程需求，提高试验结果的有效性和可靠度，为相关工程稳定性分析提供准确的数据。

为了实现上述目的，本发明涉及的改进式剪切盒装置的主体结构由剪切上盒与剪切下盒两个功能结构对接式配合组装成一体式方体结构的剪切盒装置；其中，剪切上盒包括上盒盒顶、上盒盒底、上盒活动部分、上盒盒顶固定螺栓、上盒盒底固定螺栓和上盒盒底固定槽，上盒盒顶为板型钢板结构，上盒盒底为柱型结构；上盒活动部分为板型钢板结构，上盒活动部分位于剪切上盒两侧，通过上盒盒顶固定螺栓与上盒盒顶对称式固定相连，并通过上盒盒底固定螺栓与上盒盒底对称式固定相连，通过上盒盒底固定螺栓的位置变化，改变剪切上盒两侧活动部分的位置，使剪切上盒适用不同的被测试样尺寸；上盒盒底固定槽固定制于上盒盒底下侧，使剪切试验过程中剪切上盒的位置固定；剪切下盒包括下盒盒顶、下盒盒顶固定槽、下盒盒顶固定滚珠、下盒盒顶固定螺栓、下盒活动部分、下盒方向固定板、下盒方向活动板、下盒方向固定螺栓、下盒方向活动螺栓、下盒盒底、下盒盒底固定螺栓、下盒盒底方向板和下盒盒底螺纹杆；下盒盒顶为与上盒盒底对应的柱型结构，下盒盒顶固定槽固定于下盒盒顶的上侧并与上盒盒底固定槽对应，下盒盒顶固定滚珠均匀分布于下盒盒顶固定槽内，在剪切过程中控制剪切上盒与剪切下盒的位置，从而控制剪切面；板型结构的下盒活动部分通过下盒盒顶固定螺栓与下盒盒顶对称式固定相连，下盒活动部分通过下盒盒底固定螺栓与下盒盒底对称式固定相连，调节下盒盒顶固定螺栓改变下盒两侧活动部分的位置，使剪切下盒适用不同的被测试样尺寸；两个下盒方向活动板分别固定在不同下盒方向固定板的上下端部，下盒方向固定板使下盒方向活动板实现支撑式稳定，通过下盒方向固定螺栓调节下盒方向固定板的位置，以适用于不同尺寸的被测试样；下盒方向活动板通过下盒方向活动螺栓控制方向，控制不同角度被测试样的稳定；下盒盒底螺纹杆是带有刻度的可伸缩螺纹杆，能够记录下盒盒底螺纹杆的长度变化；下盒盒底方向板与下盒盒底螺纹杆组合，下盒盒底螺纹杆底端固定在下盒盒底上，顶端与下盒盒底方向板接触，通过下盒盒底螺纹杆的长度记录值能够计算出下盒盒底方向板的倾斜角度，实现试验设计的不同剪切角度或剪切位置，满足不同的剪切要求；下盒方向固定板和下盒方向活动板分别在下盒方向固定螺栓和下盒方向活动螺栓的作用下，以及下盒盒底方向板在下盒盒底螺纹杆作用下均能够相应收装于下盒活动部分和下盒盒底围成的盒腔中，构成剪切盒结构；采用前后可视结构，便于剪切试验过程中对被测试样破坏过程进行观察和记录。

本发明进行室内剪切试验的原理过程为：先根据剪切试验要求，调节下盒盒底螺纹杆的高度以控制下盒盒底方向板，使其达到试验要求的剪切面倾斜角度；将被测试样置于下盒盒底方向板上，调节下盒方向固定螺栓使下盒方向固定板接近被测试样并固定，调节下盒方向活动螺栓，实现调节下盒方向活动板使被测试样在试验过程中保持稳定；调节下盒盒顶固定螺栓和下盒盒底固定螺栓实现调节剪切下盒活动部分的位置，使下盒活动部分能卡住被测试样；调节下盒盒顶滚珠使上盒盒底固定槽与下盒盒顶固定槽对应，从而使上盒盒底与下盒盒顶配合对应；调节上盒盒顶固定螺栓和上盒盒底固定螺栓调节剪切上盒活动部分的位置，使上盒活动部分能卡住被测试样，从而为被测试样的室内剪切试验做好准备。

本发明与现有技术相比具有以下优点：一是将原有的封闭式上下剪切盒装置改为前后可视式上下剪切盒结构，可更好的观察剪切过程中被测试样的破坏过程，有利于后续的破坏机理分析；二是将原有的固定剪切盒改为由固定螺栓控制的可活动式剪切盒，使剪切试样不再局限于剪切盒，降低工程取样过程中的失败率，适用于非规则试样的剪切试验，提高室内剪切试验的适用性；三是盒内方向板的设置使试样能满足不同角度剪切破坏面的研究要求，进一步提高剪切盒的适用性，更好的满足工程需求；四是剪切上下盒间采用槽内滚珠的形式固定，减少剪切盒受力不均匀引起的上下剪切盒错动，同时也减少上下盒间摩擦阻力对剪切试验结果的影响，提高试验结果的准确性；其整体结构原理简单，使用操作灵便，观察效果好，取样成功率高，适用性强，试验结果准确性好，实验环境友好。

附图说明：

图1为本发明的整体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的剪切上盒结构原理示意图。

图3为本发明涉及的剪切下盒结构原理示意图。

图4为本发明涉及的可伸缩螺纹杆结构原理示意图。

图5为本发明涉及的剪切盒装置应用结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例：

本实施例涉及的改进式剪切盒装置的主体结构由剪切上盒与剪切下盒两个功能结构对接式配合组装成一体式方体结构的剪切盒装置；其中，剪切上盒包括上盒盒顶1、上盒盒底2、上盒活动部分3、上盒盒顶固定螺栓4、上盒盒底固定螺栓5和上盒盒底固定槽6，上盒盒顶1为板型钢板结构，上盒盒底2为柱型结构；上盒活动部分3为板型钢板结构，上盒活动部分3位于剪切上盒两侧，通过上盒盒顶固定螺栓4与上盒盒顶2对称式固定相连，并通过上盒盒底固定螺栓5与上盒盒底2对称式固定相连，通过上盒盒底固定螺栓5的位置变化，改变剪切上盒两侧活动部分3的位置，使剪切上盒适用不同的被测试样尺寸；上盒盒底固定槽6固定制于上盒盒底2下侧，使剪切试验过程中剪切上盒的位置固定；剪切下盒包括下盒盒顶7、下盒盒顶固定槽8、下盒盒顶固定滚珠9、下盒盒顶固定螺栓10、下盒活动部分11、下盒方向固定板12、下盒方向活动板13、下盒方向固定螺栓14、下盒方向活动螺栓15、下盒盒底16、下盒盒底固定螺栓17、下盒盒底方向板18和下盒盒底螺纹杆19；下盒盒顶7为与上盒盒底2对应的柱型结构，下盒盒顶固定槽8固定于下盒盒顶7的上侧并与上盒盒底固定槽6对应，下盒盒顶固定滚珠9均匀分布于下盒盒顶固定槽8内，在剪切过程中控制剪切上盒与剪切下盒的位置，从而控制剪切面；板型结构的下盒活动部分11通过下盒盒顶固定螺栓10与下盒盒顶7对称式固定相连，下盒活动部分11通过下盒盒底固定螺栓17与下盒盒底16对称式固定相连，调节下盒盒顶固定螺栓10改变下盒两侧活动部分11的位置，使剪切下盒适用不同的被测试样尺寸；两个下盒方向活动板13分别固定在不同下盒方向固定板12的上下端部，下盒方向固定板12使下盒方向活动板13实现支撑式稳定，通过下盒方向固定螺栓14调节下盒方向固定板12的位置，以适用于不同尺寸的被测试样；下盒方向活动板13通过下盒方向活动螺栓15控制方向，控制不同角度被测试样的稳定；下盒盒底螺纹杆19是带有刻度的可伸缩螺纹杆，能够记录下盒盒底螺纹杆19的长度变化；下盒盒底方向板18与下盒盒底螺纹杆19组合，下盒盒底螺纹杆19底端固定在下盒盒底16上，顶端与下盒盒底方向板18接触，通过下盒盒底螺纹杆19的长度记录值能够计算出下盒盒底方向板18的倾斜角度，实现试验设计的不同剪切角度或剪切位置，满足不同的剪切要求；下盒方向固定板12和下盒方向活动板13分别在下盒方向固定螺栓14和下盒方向活动螺栓15的作用下，以及下盒盒底方向板18在下盒盒底螺纹杆19作用下均能够相应收装于下盒活动部分11和下盒盒底16围成的盒腔中，构成剪切盒结构；采用前后可视结构，便于剪切试验过程中对被测试样破坏过程进行观察和记录。

本实施例进行室内剪切试验的原理过程为：先根据剪切试验要求，调节下盒盒底螺纹杆19的高度以控制下盒盒底方向板18，使其达到试验要求的剪切面倾斜角度；将被测试样置于下盒盒底方向板18上，调节下盒方向固定螺栓14使下盒方向固定板12接近被测试样并固定，调节下盒方向活动螺栓15，实现调节下盒方向活动板13使被测试样在试验过程中保持稳定；调节下盒盒顶固定螺栓10和下盒盒底固定螺栓17实现调节剪切下盒活动部分11的位置，使下盒活动部分11能卡住被测试样；调节下盒盒顶滚珠9使上盒盒底固定槽6与下盒盒顶固定槽8对应，从而使上盒盒底2与下盒盒顶7配合对应；调节上盒盒顶固定螺栓4和上盒盒底固定螺栓5调节剪切上盒活动部分3的位置，使上盒活动部分3能卡住被测试样，从而为被测试样的室内剪切试验做好准备。

Claims (2)

1.一种类岩质材料的剪切盒装置，其特征在于主体结构由剪切上盒与剪切下盒两个功能结构对接式配合组装成一体式方体结构的剪切盒装置；其中，剪切上盒包括上盒盒顶、上盒盒底、上盒活动部分、上盒盒顶固定螺栓、上盒盒底固定螺栓和上盒盒底固定槽，上盒盒顶为板型钢板，上盒盒底为柱型结构；上盒活动部分为板型钢板，上盒活动部分位于剪切上盒两侧，通过上盒盒顶固定螺栓与上盒盒顶对称式固定相连，并通过上盒盒底固定螺栓与上盒盒底对称式固定相连，通过上盒盒底固定螺栓的位置变化，改变剪切上盒两侧活动部分的位置，使剪切上盒适用不同的被测试样尺寸；上盒盒底固定槽固定于上盒盒底的下侧，使剪切试验过程中剪切上盒的位置固定；剪切下盒包括下盒盒顶、下盒盒顶固定槽、下盒盒顶固定滚珠、下盒盒顶固定螺栓、下盒活动部分、下盒方向固定板、下盒方向活动板、下盒方向固定螺栓、下盒方向活动螺栓、下盒盒底、下盒盒底固定螺栓、下盒盒底方向板和下盒盒底螺纹杆；下盒盒顶为与上盒盒底对应的柱型结构，下盒盒顶固定槽固定于下盒盒顶的上侧并与上盒盒底固定槽对应，下盒盒顶固定滚珠均匀分布于下盒盒顶固定槽内，在剪切过程中控制剪切上盒与剪切下盒的位置，从而控制剪切面；板型结构的下盒活动部分通过下盒盒顶固定螺栓与下盒盒顶对称式固定相连，下盒活动部分通过下盒盒底固定螺栓与下盒盒底对称式固定相连，调节下盒盒顶固定螺栓改变下盒两侧活动部分的位置，使剪切下盒适用不同的被测试样尺寸；两个下盒方向活动板分别固定在不同下盒方向固定板的上下端部，下盒方向固定板使下盒方向活动板实现支撑式稳定，通过下盒方向固定螺栓调节下盒方向固定板的位置，以适用于不同尺寸的被测试样；下盒方向活动板通过下盒方向活动螺栓控制方向，控制不同角度被测试样的稳定；下盒盒底螺纹杆是带有刻度的可伸缩螺纹杆，能够记录下盒盒底螺纹杆的长度变化；下盒盒底方向板与下盒盒底螺纹杆组合，下盒盒底螺纹杆底端固定在下盒盒底上，顶端与下盒盒底方向板接触，通过下盒盒底螺纹杆的长度记录值能够计算出下盒盒底方向板的倾斜角度，实现试验设计的不同剪切角度或剪切位置，满足不同的剪切要求；下盒方向固定板和下盒方向活动板分别在下盒方向固定螺栓和下盒方向活动螺栓的作用下，以及下盒盒底方向板在下盒盒底螺纹杆作用下均能够相应收装于下盒活动部分和下盒盒底围成的盒腔中，构成剪切盒结构；采用前后可视结构，便于剪切试验过程中对被测试样破坏过程进行观察和记录。

2.根据权利要求1所述的类岩质材料的剪切盒装置，其特征在于进行室内剪切试验的原理过程为：先根据剪切试验要求，调节下盒盒底螺纹杆的高度以控制下盒盒底方向板，使其达到试验要求的剪切面倾斜角度；将被测试样置于下盒盒底方向板上，调节下盒方向固定螺栓使下盒方向固定板接近被测试样并固定，调节下盒方向活动螺栓，实现调节下盒方向活动板使被测试样在试验过程中保持稳定；调节下盒盒顶固定螺栓和下盒盒底固定螺栓实现调节剪切下盒活动部分的位置，使下盒活动部分能卡住被测试样；调节下盒盒顶滚珠使上盒盒底固定槽与下盒盒顶固定槽对应，从而使上盒盒底与下盒盒顶配合对应；调节上盒盒顶固定螺栓和上盒盒底固定螺栓调节剪切上盒活动部分的位置，使上盒活动部分能卡住被测试样，从而为被测试样的室内剪切试验做好准备。