CN108318354A - 剪切盒、应力试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了剪切盒、应力试验方法及装置，涉及应力测量用剪切盒领域。本发明提供的剪切盒包括第一盒体、第二盒体、滑轨组件及垫片。第一盒体设置有第一腔室、第一滑槽及第二滑槽，第二盒体设置第二腔室、第一安装槽及第二安装槽，第二腔室贯通设置并与第一腔室连通。滑轨组件包括第一滑动件和第二滑动件，第一滑动件与第一滑槽滑动配合，第二滑动件与第二滑槽滑动配合。垫片设置于第二腔室并用于覆盖第二腔室。本发明提供的剪切盒及应力试验装置。本发明提供的剪切盒、应力试验方法及装置能够防止土样或软弱夹层在高法向压力下，沿剪切盒的边缘塑性挤出，导致试验结果失真，而且该试验装置便于试样的安装和拆卸。

Description

剪切盒、应力试验方法及装置

技术领域

本发明涉及应力测量用剪切盒领域，具体而言，涉及剪切盒、应力试验方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

随着经济建设与国防建设的不断发展，深部岩体工程越来越多。在深部工程岩体中，常见一种软弱夹层，主要是一种硬土-软岩类材料，其分布范围广、力学性质差，往往是控制地下工程围岩体稳定性的主要因素。

软弱夹层的抗剪强度参数是体现其力学性质的主要指标之一，工程实践表明，深部土体的力学性质较浅部土体有显著差异。目前，土力学试验中常用直剪仪测定土体力学性质，得到的试验结果力学指标明确，已经得到了广泛的运用。但是，传统土工直剪仪的上、下剪切盒之间直接接触，在剪切过程中，无法克服较大的摩擦阻力；由于剪切盒四周没有设置密封构件，当施加的法向力较大时，土会从剪切盒边缘发生塑性挤出，进而影响试验结果的准确性。目前，普通的岩石直剪仪能够满足深部土体对于高法向力的要求；但是，采用普通岩石直剪剪切盒进行深部土或含软弱结构面岩石试样在高法向压力下的直剪试验时，土试样或软弱夹层会发生很大的塑性变形，从剪切盒的边缘挤出，导致试验结果失真。为了防止这种塑型挤出，目前的处理方案主要是在上、下剪切盒之间加装一条滑轨，该滑轨能防止土沿剪切盒边缘塑型挤出。但是，该技术方案存在明显的不足，一是法向力直接加载到上剪切盒上，在高法向压力下，增大了上剪切盒与滑轨之间的摩擦力，带来较大的测量误差；二是在试验过程中，滑轨与导槽之间极容易挤进泥、砂等小颗粒，导致滑轨卡死；三是现有的剪切盒在安装、拆卸试样时也比较麻烦，不便于提高试验的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剪切盒，其具有结构简单、使用方便、测量误差小的特点，并能够进行深部土在高压力环境下的直剪试验以及含软弱结构面试样在高法向压力下的直剪试验，可防止土样或软弱夹层在高法向压力下，沿剪切盒的边缘塑性挤出，导致试验结果失真，而且该试验装置便于试样的安装和拆卸。

本发明的另一目的在于提供一种应力试验方法，其能够进行深部土在高压力环境下的直剪试验以及含软弱结构面试样在高法向压力下的直剪试验，可防止土样或软弱夹层在高法向压力下，沿剪切盒的边缘塑性挤出，导致试验结果失真，而且该试验装置便于试样的安装和拆卸。

本发明的第三目的在于提供一种应力试验装置，其具有结构简单、使用方便、测量误差小的特点，并能够进行深部土在高压力环境下的直剪试验以及含软弱结构面试样在高法向压力下的直剪试验，可防止土样或软弱夹层在高法向压力下，沿剪切盒的边缘塑性挤出，导致试验结果失真，而且该试验装置便于试样的安装和拆卸。

本发明提供一种技术方案：

一种剪切盒，包括第一盒体、第二盒体、滑轨组件及垫片。所述第一盒体设置有第一腔室、第一滑槽及第二滑槽，所述第一腔室位于所述第一滑槽和所述第二滑槽之间，且所述第一滑槽和所述第二滑槽相互平行地设置。所述第二盒体设置第二腔室、第一安装槽及第二安装槽，所述第二腔室贯通设置并与所述第一腔室连通，所述第二腔室位于所述第一安装槽和所述第二安装槽之间，所述第一安装槽和所述第二安装槽相互平行地设置，且所述第一安装槽与所述第一滑槽相对设置，所述第二安装槽与所述第二滑槽相对设置。所述滑轨组件包括第一滑动件和第二滑动件，所述第一滑动件可滑动地安装于所述第一安装槽内并与所述第一滑槽滑动配合，所述第二滑动件可滑动地安装于所述第二安装槽内并与所述第二滑槽滑动配合。所述垫片的形状和尺寸与所述第二腔室的形状和尺寸一致，所述垫片设置于所述第二腔室并用于覆盖所述第二腔室。

进一步地，所述第一滑动件和所述第二滑动件为滑轨，所述第一滑动件包括限位部和滑动部，所述限位部设置于所述滑动部上，所述限位部与所述第一安装槽配合，所述滑动部与所述第一滑槽配合。

进一步地，所述限位部具有相对的二第一限位面，所述第一安装槽的内壁具有与所述第一限位面配合的第二限位面。

进一步地，所述滑轨组件还包括定位插销，所述第一盒体设置有安装通孔，所述滑动部设置有与所述安装通孔对应的安装孔，所述定位插销穿过所述安装通孔并伸入所述安装孔内。

进一步地，所述第二滑动件的结构与所述第一滑动件的结构一致，所述第二安装槽与所述第一安装槽的结构一致，所述第二滑槽与所述第一滑槽的结构一致。

进一步地，所述第一腔室的截面尺寸和截面形状与所述第二腔室的截面尺寸和截面形状一致，且所述第一腔室和所述第二腔室的截面尺寸和截面形状与所述垫片的截面形状和截面尺寸一致。

进一步地，所述第一腔室的截面形状、所述第二腔室的截面形状即所述垫片的截面形状均为长方形，且所述第一腔室的长度和宽度、所述第二腔室的长度和宽度、所述垫片的长度和宽度一致。

进一步地，所述第一腔室的深度大于或等于所述第二腔室的深度，所述第二腔室的深度大于所述垫片的厚度。

进一步地，所述垫片由金属材料制成，且所述第一滑动件和所述第二滑动件涂抹有润滑脂。

进一步地，所述第一滑动件和所述第二滑动件为滑轨或者滚珠中的任意一种。

一种应力试验方法，采用剪切盒。剪切盒包括第一盒体、第二盒体、滑轨组件及垫片。所述第一盒体设置有第一腔室、第一滑槽及第二滑槽，所述第一腔室位于所述第一滑槽和所述第二滑槽之间，且所述第一滑槽和所述第二滑槽相互平行地设置。所述第二盒体设置第二腔室、第一安装槽及第二安装槽，所述第二腔室贯通设置并与所述第一腔室连通，所述第二腔室位于所述第一安装槽和所述第二安装槽之间，所述第一安装槽和所述第二安装槽相互平行地设置，且所述第一安装槽与所述第一滑槽相对设置，所述第二安装槽与所述第二滑槽相对设置。所述滑轨组件包括第一滑动件和第二滑动件，所述第一滑动件可滑动地安装于所述第一安装槽内并与所述第一滑槽滑动配合，所述第二滑动件可滑动地安装于所述第二安装槽内并与所述第二滑槽滑动配合。所述垫片的形状和尺寸与所述第二腔室的形状和尺寸一致，所述垫片设置于所述第二腔室并用于覆盖所述第二腔室。

所述应力试验方法包括：将所述第一滑动件和所述第二滑动件分别安装于所述第一安装槽和所述第二安装槽内。将试样放置于所述第一腔室内。将设置于所述第一安装槽内的第一滑动件安装于所述第一滑槽内，将设置于所述第二安装槽内的第二滑动件安装于所述第二滑槽内。将所述垫片安装于所述第二腔室。对所述垫片施加压力。

进一步地，在将所述第一滑动件和所述第二滑动件安装于所述第一安装槽和所述第二安装槽内之前，将润滑脂涂抹于所述第一滑动件和所述第二滑动件。

一种应力试验装置，包括加载机构和剪切盒。剪切盒包括第一盒体、第二盒体、滑轨组件及垫片。所述第一盒体设置有第一腔室、第一滑槽及第二滑槽，所述第一腔室位于所述第一滑槽和所述第二滑槽之间，且所述第一滑槽和所述第二滑槽相互平行地设置。所述第二盒体设置第二腔室、第一安装槽及第二安装槽，所述第二腔室贯通设置并与所述第一腔室连通，所述第二腔室位于所述第一安装槽和所述第二安装槽之间，所述第一安装槽和所述第二安装槽相互平行地设置，且所述第一安装槽与所述第一滑槽相对设置，所述第二安装槽与所述第二滑槽相对设置。所述滑轨组件包括第一滑动件和第二滑动件，所述第一滑动件可滑动地安装于所述第一安装槽内并与所述第一滑槽滑动配合，所述第二滑动件可滑动地安装于所述第二安装槽内并与所述第二滑槽滑动配合。所述垫片的形状和尺寸与所述第二腔室的形状和尺寸一致，所述垫片设置于所述第二腔室并用于覆盖所述第二腔室。所述加载机构能够作用于所述垫片上。

相比现有技术，本发明提供的剪切盒、应力试验方法及装置的有益效果是：

第一腔室用于安装试样，第二腔室与第一腔室连通，既可以通过第二腔室将试样安装至第一腔室内，也可以通过第二腔室将试样从第一腔室中取出，进而便于试样的安装和拆卸。同时垫片设置于第二腔室，并与试验接触。在试验时，加载机构作用与垫片上，第二盒体不会直接受到加载力，进而第一滑动件和第二滑动件之间的摩擦力不会因为加载机构的加载动作而增加，以保证测量的准确。本发明提供的剪切盒、应力试验方法及装置能够便于试样的安装和拆卸，有利于提高试验的效率和测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的剪切盒的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的第一滑动件的结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的第一盒体的结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的第二盒体的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的第一滑动件和第二滑动件均为滚珠时剪切盒的结构示意图。

图标：10-剪切盒；100-第一盒体；101-第一腔室；110-第一滑槽；120-第二滑槽；130-安装通孔；200-第二盒体；202-第二腔室；210-第一安装槽；211-第二限位面；220-第二安装槽；300-滑轨组件；310-第一滑动件；311-限位部；3112-第一限位面；312-滑动部；3121-安装孔；320-第二滑动件；330-定位插销；400-垫片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请结合参阅图1至图4，本实施例提供了一种剪切盒10，其具有结构简单、使用方便、测量误差小的特点，并能够便于试样的安装和拆卸，有利于提高试验的效率和测量精度。

本实施例提供的剪切盒10包括第一盒体100、第二盒体200、滑轨组件300及垫片400。第一盒体100设置有第一腔室101、第一滑槽110及第二滑槽120，第一腔室101位于第一滑槽110和第二滑槽120之间，且第一滑槽110和第二滑槽120相互平行地设置。第二盒体200设置第二腔室202、第一安装槽210及第二安装槽220，第二腔室202贯通设置并与第一腔室101连通，第二腔室202位于第一安装槽210和第二安装槽220之间，第一安装槽210和第二安装槽220相互平行地设置，且第一安装槽210与第一滑槽110相对设置，第二安装槽220与第二滑槽120相对设置。滑轨组件300包括第一滑动件310和第二滑动件320，第一滑动件310可滑动地安装于第一安装槽210内并与第一滑槽110滑动配合，第二滑动件320可滑动地安装于第二安装槽220内并与第二滑槽120滑动配合。垫片400的形状和尺寸与第二腔室202的形状和尺寸一致，垫片400设置于第二腔室202并用于覆盖第二腔室202。

需要说明，本实施例提供的第一滑动件310和第二滑动件320的作用是防止试样塑型挤出，以达到密封的效果。第一滑动件310和第二滑动件320为滑轨或者滚珠中的任意一种，分别如图1(滑轨结构)和图5(滚珠结构)所示。

在本实施例中，第一滑动件310包括限位部311和滑动部312，限位部311设置于滑动部312上，限位部311与第一安装槽210配合，滑动部312与第一滑槽110配合。

进一步地，限位部311具有相对的二第一限位面3112，第一安装槽210的内壁具有与第一限位面3112配合的第二限位面211。

在本实施例中，滑轨组件300还包括定位插销330，第一盒体100设置有安装通孔130，安装通孔130与第一滑槽110连通，滑动部312设置有与安装通孔130对应的安装孔3121，定位插销330穿过安装通孔130并伸入安装孔3121内。

可选地，在本实施例中，第二滑动件320的结构与第一滑动件310的结构一致，第二安装槽220与第一安装槽210的结构一致，第二滑槽120与第一滑槽110的结构一致。

可选地，在本实施例中，第一腔室101的截面尺寸和截面形状与第二腔室202的截面尺寸和截面形状一致，且第一腔室101和第二腔室202的截面尺寸和截面形状与垫片400的截面形状和截面尺寸一致。

可选地，在本实施例中，第一腔室101的截面形状、第二腔室202的截面形状即垫片400的截面形状均为长方形，且第一腔室101的长度和宽度、第二腔室202的长度和宽度、垫片400的长度和宽度一致。

可选地，在本实施例中，第一腔室101的深度大于或等于第二腔室202的深度，第二腔室202的深度大于垫片400的厚度。

需要说明，上述长度、宽度、深度和厚度均应按照一般情形理解，深度和厚度为同一方向，即正常放置时的竖直方向。

可选地，在本实施例中，垫片400由金属材料制成，且第一滑动件310和第二滑动件320涂抹有润滑脂。

金属材料制成的垫片400具有更高的强度，可选地，垫片400采用钢材制成。在第一滑动件310和第二滑动件320涂抹润滑脂能够便于第一滑动件310和第二滑动件320的滑动。

本实施例提供的剪切盒10的有益效果：第一腔室101用于安装试样，第二腔室202与第一腔室101连通，既可以通过第二腔室202将试样安装至第一腔室101内，也可以通过第二腔室202将试样从第一腔室101中取出，进而便于试样的安装和拆卸。同时垫片400设置于第二腔室202，并与试验接触。在试验时，加载机构作用与垫片400上，第二盒体200不会直接受到加载力，进而第一滑动件310和第二滑动件320之间的摩擦力不会因为加载机构的加载动作而增加，以保证测量的准确。本实施例提供的剪切盒10具有结构简单、使用方便、测量误差小的特点，并能够进行深部土在高压力环境下的直剪试验以及含软弱结构面试样在高法向压力下的直剪试验，可防止土样或软弱夹层在高法向压力下，沿剪切盒的边缘塑性挤出，导致试验结果失真，而且该试验装置便于试样的安装和拆卸。

第二实施例

请结合参阅图1至图4，本实施例提供了一种应力试验方法，采用第一实施例提供的剪切盒10。该剪切盒10包括第一盒体100、第二盒体200、滑轨组件300及垫片400。第一盒体100设置有第一腔室101、第一滑槽110及第二滑槽120，第一腔室101位于第一滑槽110和第二滑槽120之间，且第一滑槽110和第二滑槽120相互平行地设置。第二盒体200设置第二腔室202、第一安装槽210及第二安装槽220，第二腔室202贯通设置并与第一腔室101连通，第二腔室202位于第一安装槽210和第二安装槽220之间，第一安装槽210和第二安装槽220相互平行地设置，且第一安装槽210与第一滑槽110相对设置，第二安装槽220与第二滑槽120相对设置。滑轨组件300包括第一滑动件310和第二滑动件320，第一滑动件310可滑动地安装于第一安装槽210内并与第一滑槽110滑动配合，第二滑动件320可滑动地安装于第二安装槽220内并与第二滑槽120滑动配合。垫片400的形状和尺寸与第二腔室202的形状和尺寸一致，垫片400设置于第二腔室202并用于覆盖第二腔室202。

应力试验方法包括：将第一滑动件310和第二滑动件320分别安装于第一安装槽210和第二安装槽220内。将试样放置于第一腔室101内。将设置于第一安装槽210内的第一滑动件310安装于第一滑槽110内，将设置于第二安装槽220内的第二滑动件320安装于第二滑槽120内。将垫片400安装于第二腔室202。对垫片400施加压力。

在本实施例中，在将第一滑动件310和第二滑动件320安装于第一安装槽210和第二安装槽220内之前，将润滑脂涂抹于第一滑动件310和第二滑动件320。

第三实施例

请结合参阅图1至图4，本实施例提供了一种应力试验装置(图未示)，包括加载机构(图未示)和剪切盒10。剪切盒10包括第一盒体100、第二盒体200、滑轨组件300及垫片400。第一盒体100设置有第一腔室101、第一滑槽110及第二滑槽120，第一腔室101位于第一滑槽110和第二滑槽120之间，且第一滑槽110和第二滑槽120相互平行地设置。第二盒体200设置第二腔室202、第一安装槽210及第二安装槽220，第二腔室202贯通设置并与第一腔室101连通，第二腔室202位于第一安装槽210和第二安装槽220之间，第一安装槽210和第二安装槽220相互平行地设置，且第一安装槽210与第一滑槽110相对设置，第二安装槽220与第二滑槽120相对设置。滑轨组件300包括第一滑动件310和第二滑动件320，第一滑动件310可滑动地安装于第一安装槽210内并与第一滑槽110滑动配合，第二滑动件320可滑动地安装于第二安装槽220内并与第二滑槽120滑动配合。垫片400的形状和尺寸与第二腔室202的形状和尺寸一致，垫片400设置于第二腔室202并用于覆盖第二腔室202。加载机构能够作用于垫片400上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种剪切盒，其特征在于，包括第一盒体、第二盒体、滑轨组件及垫片；

所述第一盒体设置有第一腔室、第一滑槽及第二滑槽，所述第一腔室位于所述第一滑槽和所述第二滑槽之间，且所述第一滑槽和所述第二滑槽相互平行地设置；

所述第二盒体设置第二腔室、第一安装槽及第二安装槽，所述第二腔室贯通设置并与所述第一腔室连通，所述第二腔室位于所述第一安装槽和所述第二安装槽之间，所述第一安装槽和所述第二安装槽相互平行地设置，且所述第一安装槽与所述第一滑槽相对设置，所述第二安装槽与所述第二滑槽相对设置；

所述滑轨组件包括第一滑动件和第二滑动件，所述第一滑动件可滑动地安装于所述第一安装槽内并与所述第一滑槽滑动配合，所述第二滑动件可滑动地安装于所述第二安装槽内并与所述第二滑槽滑动配合；

所述垫片的形状和尺寸与所述第二腔室的形状和尺寸一致，所述垫片设置于所述第二腔室并用于覆盖所述第二腔室。

2.根据权利要求1所述的剪切盒，其特征在于，所述第一滑动件和所述第二滑动件为滑轨结构，所述第一滑动件包括限位部和滑动部，所述限位部设置于所述滑动部上，所述限位部与所述第一安装槽配合，所述滑动部与所述第一滑槽配合。

3.根据权利要求2所述的剪切盒，其特征在于，所述限位部具有相对的二第一限位面，所述第一安装槽的内壁具有与所述第一限位面配合的第二限位面。

4.根据权利要求2所述的剪切盒，其特征在于，所述滑轨组件还包括定位插销，所述第一盒体设置有与所述第一滑槽连通的安装通孔，所述滑动部设置有与所述安装通孔对应的安装孔，所述定位插销穿过所述安装通孔并伸入所述安装孔内。

5.根据权利要求2所述的剪切盒，其特征在于，所述第二滑动件的结构与所述第一滑动件的结构一致，所述第二安装槽与所述第一安装槽的结构一致，所述第二滑槽与所述第一滑槽的结构一致。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的剪切盒，其特征在于，所述第一腔室的截面尺寸和截面形状与所述第二腔室的截面尺寸和截面形状一致，且所述第一腔室和所述第二腔室的截面尺寸和截面形状与所述垫片的截面形状和截面尺寸一致。

7.根据权利要求6所述的剪切盒，其特征在于，所述第一腔室的截面形状、所述第二腔室的截面形状即所述垫片的截面形状均为长方形，且所述第一腔室的长度和宽度、所述第二腔室的长度和宽度、所述垫片的长度和宽度一致。

8.根据权利要求1所述的剪切盒，其特征在于，所述第一滑动件和所述第二滑动件为滑轨或者滚珠中的任意一种。

9.一种应力试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一项所述的剪切盒，所述剪切盒包括所述应力试验方法包括：

将所述第一滑动件和所述第二滑动件分别安装于所述第一安装槽和所述第二安装槽内；

将试样放置于所述第一腔室内；

将设置于所述第一安装槽内的第一滑动件安装于所述第一滑槽内，将设置于所述第二安装槽内的第二滑动件安装于所述第二滑槽内；

将所述垫片安装于所述第二腔室；

对所述垫片施加压力。

10.一种应力试验装置，其特征在于，包括加载机构和如权利要求1-8中任意一项所述的剪切盒，所述加载机构能够作用于所述垫片上。