CN104048870A - 直剪试验中结构面试样的防沉降仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩体结构面的直剪试验中结构面试样的防沉降仪，包括：外支架、活动长杆、夹持板、挂钩、蝶形螺母；在结构面模型制作过程中，在模型内灌注一定量的水泥砂浆，再将结构面试样直接放置在具有流动性的水泥砂浆上，会引起试样的不均匀沉降；然而结构面的直剪试验中要求制作的结构面模型必须水平，否则在进行直剪试验时，将直接导致结构面与仪器所加竖向力不能垂直，导致法向应力与剪切方向是不垂直的，这将导致试验结果与实际情况出现很大的误差甚至是完全错误。在结构面模型的制作过程中，通过使用结构面模型的防沉降仪，将结构面试样夹紧使其固定不动，避免了其发生不均匀沉降和沉降量过大的现象。

Description

直剪试验中结构面试样的防沉降仪

技术领域

本发明属于工程技术领域，具体涉及直剪试验中结构面试样的防沉降仪。

背景技术

岩体结构面的稳定性一直是岩土工程中一项重要的研究内容，稳定性的确定往往需要通过试验得到结构面的抗剪强度指标，而结构面的直剪试验常常被用来确定其抗剪强度指标。抗剪强度指标如果不准确将直接导致工程应用时造成较大偏差，甚至是得到与实际情况完全相反的结果。在使用XJ一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，影响较大的一点为:浇注时，在半个样模内加适量的水泥砂浆，将结构面试样放入模样中心处，使岩体上部受剪切面高相对模边框多出4-5mm；随后再添加适量的水泥砂浆填满振匀。但是在随后水泥砂浆凝结的初期，由于水泥砂浆的流动性以及结构面试样自身的重力作用，结构面调整水平可能会发生不均匀沉降及沉降量过大的情况。

由于岩体结构面发生不均匀沉降及沉降量过大，在直剪实验过程中会出现一系列的影响实验准确性的情况。不均匀沉降会使在直剪实验中，由于法向应力作用在不均匀的结构面，岩石结构面受到的法向应力小于实验要求的法向应力。当岩体结构面沉降量过大时，会使剪切直接失败，达不到直剪实验要求。

因此，为了避免上述所出现的情况，就必须要消除结构面发生不均匀沉降及沉降量过大，这样才使实验的准确性和可靠性得到保证。本发明通过固定结构面试样，避免不均匀沉降及沉降量过大现象。

发明内容

本发明提供了一种固定结构面试样的防沉降仪，用于解决结构面试样制作时存在不均匀沉降及沉降量过大的问题；该防沉降仪不仅结构简单、操作方便、拆卸容易、价格低廉、使用效果好。

为解决以上问题，本发明提出的技术方案如下：

直剪试验中结构面试样的防沉降仪包括以下几个部分：外支架2个、活动长杆1根、内夹持板2块、蝶形螺母14个、挂钩3个、内固定杆1根、内活动杆2根。所述外支架中间设有竖直滑槽，所述竖直滑槽的两侧均设有刻度；所述活动长杆的两端放置于所述的2个外支架的滑槽内，并通过蝶形螺母固定，所述活动长杆可以在外支架的滑槽内上下移动；所述挂钩的一端与活动长杆连接，其连接处通过焊接固定；所述挂钩的另一端连接与所述内固定杆；所述的2块内夹持板通过所述内固定杆连接起来，通过蝶形螺母固定在所述内固定杆上；所述每一块内夹持板上均设有两个对称的竖直滑槽；所述内夹持板上的滑槽之间穿有带蝶形螺母的内活动杆，用于夹紧试样。

以上所述的外支架低端为台形。

以上所述的夹持板可根据所要夹持试样的大小，通过移动内活动杆和螺母来调节并固定，且夹持板内侧为粗糙面。

以上所述的活动长杆中间段为矩形长条，两端为带有螺纹的圆柱状。

直剪试验中结构面试样的防沉降仪，外支架高为60cm，下端为台形，便于稳定，中间为矩形滑槽，可供活动杆在其中固定，滑槽宽2cm；活动杆中间段为矩形长条，横截面尺寸为2cm×2cm，其焊有3个挂钩，两端为带有螺纹的圆柱状；3个挂钩下端与实心杆焊接在一起，实心杆两端对称的安装在夹持板上，实心杆横截面为矩形，尺寸为1cm×1cm；夹持板尺寸为1cm×20cm×20cm,夹持板可以在实心杆上来回移动，夹持板上竖直长滑槽尺寸为15cm×15cm，彼此相距15cm，夹持板加持式样一面为带波纹槽的粗糙面，以便更好的固定式样；长槽穿有带螺纹的圆杆，圆杆长为20cm，螺纹螺距为3mm，圆杆直径为1cm，夹持板内侧布置有六角螺母，外侧有蝶形螺母，用于夹紧夹持板，固定结构面试样，同时通过调节外支架使整体保持水平。

由于XJ一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6~12cm，高约4~8cm的近似方块体；根据以上各部件的尺寸设计，本防沉降仪适合于平面尺寸范围为4~30的结构面试样。

本发明的技术效果是:将外支架放置在浇注模具两边，用带蝶形螺母的圆杆连接的两块活动夹持板，调整两块夹持板，使其内侧与结构面试样贴紧，通过拧蝶形螺母来收缩两夹持板使结构面式样夹紧固定好，并使整体水平，往模型内浇筑一定量的水泥砂浆，达到一定高度后，开始吊放结构面试样，再移动活动长杆使结构面试样的受剪面高出样模边框大约4~5mm，并利用支架外侧带有的刻度微调活动长杆使之水平，继而将活动长杆两侧螺母拧紧固定，然后注入水泥砂浆填满捣实即可；在结构面模型制作时，通过使用结构面试样的防沉降仪，将结构面夹紧使其固定不动，避免了其发生不均匀沉降和沉降量过大；待水泥砂浆凝固后（约24h）即可将防沉降仪拆除，保证了结构面试样在水泥砂浆中的均匀沉降及控制了结构面试样的沉降量。

本发明与现有技术相比有以下优点：

1、本发明防沉降仪的每一块夹持板内侧具有波形螺纹,增大了夹持板与结构面式样的吻合性,较之前的防沉降夹拥有更好的固定试样的作用；

2、本发明防沉降仪原理简单易懂，不光外支架上的活动杆可以上下移动，夹持板上的圆杆也可以上下移动，很大程度上扩大了可夹持结构面式样的高度范围；

3、本发明防沉降仪结构简单，体积小，便于携带、方便操作、易于拆卸、价格低廉、使用效果好；

4、本发明防沉降仪能起到固定结构面试样的作用，使其固定在某一高度，而不因水泥砂浆的流动性和试样的自重作用下发生不均匀沉降；

5、本发明防沉降仪通过夹持板内侧的粗糙面和螺丝的作用，可很好的夹持结构面试样而不致使其松动，从而保持结构面试样水平。

附图说明

图1为本发明防沉降仪的结构示意图。

图2为本发明夹持板的结构示意图。

图3为本发明中内活动杆示意图。

图4为本发明中活动长杆示意图。

图5为本发明中带刻度的外支架示意图。

上述图中：1-防沉降仪外支架；2-活动长杆；3-挂钩；4-内固定杆；5-夹持板；6 -内活动杆；7-蝶形螺母。

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仪包括以下几部分: 包括外支架2个、活动长杆1根、内夹持板2块、蝶形螺母14个、挂钩3个、内固定杆1根、内活动杆2根；外支架中间设有竖直滑槽，竖直滑槽的两侧均设有刻度；活动长杆的两端放置于所述的2个外支架的滑槽内，并通过蝶形螺母固定；活动长杆可以在外支架的滑槽内上下移动；挂钩的一端与活动长杆连接，其连接处通过焊接固定；挂钩的另一端连接与所述内固定杆；所述的2块内夹持板通过所述内固定杆连接起来，通过蝶形螺母固定在所述内固定杆上；每一块内夹持板上均设有两个对称的竖直滑槽；内夹持板上的滑槽之间穿有带蝶形螺母的内活动杆，用于夹紧试样。

为了说明直剪试验结构面试样的防沉降仪的操作过程，本实施以尺寸为10cm×10cm的结构面试样的模型制作过程为例进行说明。

（1）结构面试样制备前防沉降仪准备

首先将结构面模具放在试验台上，把脱模剂均匀的涂抹在结构面模具前后侧板内壁，均匀涂抹后，再在内壁上铺上一层硬纸，易于后面结构面试样的脱模。然后在结构面模具中加入适量的水泥砂浆，以模型为中心将外支架放在其两侧位置，组装好仪器。

 (2) 用防沉降仪固定结构面试样

此时将结构面试样防沉降仪放在模型两侧，并把两个夹持板拉开，将结构面试样放在中间，慢慢收缩夹持板，使夹持板内侧与结构面试样两侧面接触好，贴紧后通过拧紧蝶形螺母与内侧的六角螺母，将试样夹紧并保持受剪面水平；通过下调外支架上的活动螺杆使试样结构面试样的受剪面高出样模边框大约4~ 5mm时，再拧紧支架上的螺母固定活动螺杆，以阻止结构面发生不均匀沉降及沉降量过大。如果结构面试样两相对应的侧面是平行的，则夹持板内侧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，则可以通过调节蝶形螺母促使式样侧面与夹持板内侧尽量接触，使受剪面水平，也能达到很好的固定效果，从而阻止结构面试样的不均匀沉降。

 (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24h)后，拧松蝶形螺母移开两个夹持板即可；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同样与上述步骤相同使用防沉降仪，只是夹持的不是结构面试样而是内嵌有结构面试样的半块模型。在空模具前后侧板内壁再次涂上一层脱模剂，并复上一张硬纸，再浇筑适量水泥砂浆，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，利用夹持板夹紧模型，再利用活动螺杆进行吊放，使试样结构面试样的受剪面高出样模边框大约4~ 5mm时，再拧紧支架上的螺母固定活动螺杆。待24h后，拆去防沉降仪及模具，取出试样，结构面模型制作完成。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.直剪试验中结构面试样的防沉降仪，其特征在于：包括外支架2个、活动长杆1根、内夹持板2块、蝶形螺母14个、挂钩3个、内固定杆1根、内活动杆2根；所述外支架中间设有竖直滑槽，所述竖直滑槽的两侧均设有刻度；所述活动长杆的两端放置于所述的2个外支架的滑槽内，并通过蝶形螺母固定，所述活动长杆可以在外支架的滑槽内上下移动；所述挂钩的一端与活动长杆连接，其连接处通过焊接固定；所述挂钩的另一端连接与所述内固定杆；所述的2块内夹持板通过所述内固定杆连接起来，通过蝶形螺母固定在所述内固定杆上；所述每一块内夹持板上均设有两个对称的竖直滑槽；所述内夹持板上的滑槽之间穿有带蝶形螺母的内活动杆。

2.根据权利要求1所述的直剪试验中结构面试样的防沉降仪，其特征在于：所述的外支架底端为台形。

3.根据权利要求1所述的直剪试验中结构面试样的防沉降仪，其特征在于：所述的夹持板可根据所要夹持试样的大小，通过移动内活动杆和螺母来调节并固定，且夹持板内侧为粗糙面。

4.根据权利要求1所述的直剪试验中结构面试样的防沉降仪，其特征在于：所述的活动长杆中间段为矩形长条，两端为带有螺纹的圆柱状。