CN110146362A - 一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土力学领域，提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法。一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，包括：固定支撑架组件、裂隙位置控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件。裂隙位置控制组件与固定支撑架组件固定连接。裂隙角度控制组件与裂隙位置控制组件通过球铰铰接。裂隙深度控制组件与裂隙角度控制组件固定连接。本发明装置和方法可通过调整装置各组件来满足不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度和不同裂隙长度的真三轴裂隙岩土试件的制取，提高了真三轴裂隙岩土试件的制备精度，具有结构独特，构造合理，操作方便，经济耐用等优点。

Description

一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法

技术领域

本发明属于岩土力学领域，特别涉及一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法。

背景技术

在工程实践及自然界中，天然裂隙岩体或裂隙土体通常处于自重应力和构造应力形成的三维地应力场中并处于稳定状态。当对裂隙岩体或裂隙土体进行开挖时，平衡的三维地应力场被打破，此时的裂隙岩体或裂隙土体会在裂隙附近形成局部应力集中和应力释放，裂隙岩体或裂隙土体内的应力会经历卸载、加载以及加卸载组合等复杂应力路径的变化过程，因此裂隙岩体或裂隙土体的受力状况十分复杂。在室内模拟裂隙岩体或裂隙土体的受力过程，开展裂隙类岩石试件(如胶结砂试件)或裂隙土体试件在真三轴复杂应力条件下的应力应变关系、破坏等特性试验，对明确裂隙岩体或裂隙土体灾害机理、提出并完善裂隙岩体工程或裂隙土体灾害防控措施具有重要意义。

实验室中制取不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度和不同裂隙长度的真三轴试件通常需要经过以下步骤：制备完整的未脱模的真三轴试件、标记裂隙位置和裂隙倾角、将铁片按标记位置和倾角插入完整的未脱模的真三轴试件内、拔出铁片。根据不同的试验需求，需要将不同尺寸的完整真三轴岩土试样加工成含不同几何参数的裂隙真三轴岩土试样。在制作真三轴试样时，目前的方法存在如下缺点：由于铁片周围无束缚力，在将铁片插入完整的真三轴试样内时，铁片很容易发生严重挠曲且铁片的插入深度难以准确直观的确定；确定裂隙倾角时，采用在完整真三轴试样的表面人为标记的方法确定，裂隙倾角不够精确；制取不同长度的裂隙时，需要多次拔插铁片，误差累计多次造成制取的裂隙在长度方向不够平直。上述缺点会导致裂隙位置、裂隙倾角、裂隙深度和裂隙长度精确度低、误差大，造成真三轴裂隙岩土试样制取的成功率和准确率降低，从而严重影响试验的进程和结果。

在中国专利申请公开说明书，CN 105466741 A中公布了一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，主要包括工字型导轨、固定板、L形支架、角度控制装置及插片装置，制作好的节理试样能够用于真三轴试验中。但该装置无法准确控制插片的插入深度，无裂隙位置控制组件较难准确定位裂隙位置。通过上述可见，现有的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置存在如下缺点：

1)铁片插入时很容易发生严重挠曲且铁片的插入深度难以准确直观的确定；

2)制取的裂隙倾角不够精确；

3)误差累计多次造成制取的裂隙在长度方向不够平直；

4)无法准确控制插片的插入深度，无裂隙位置控制组件较难准确定位裂隙位置。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法。

本发明提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法，包括：

1.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，包括：固定支撑架组件、裂隙位置控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件。其中固定支撑架组件，包括上支撑框、支撑柱、下支撑框、紧固螺栓；裂隙位置控制组件，包括裂隙位置纵向控制组件和裂隙位置横向控制组件；裂隙位置纵向控制组件，包括纵向C型槽、纵向传动丝杠、纵向丝杠旋柄、纵向六角传动螺纹套筒、纵向固定平衡杆、纵向六角从动套管；裂隙位置横向控制组件，包括横向C型槽、横向传动丝杠、横向丝杠旋柄、横向六角传动螺纹套筒、横向固定平衡杆、横向六角从动套管；裂隙角度控制组件，包括固定盘、球铰、转动盘、上连接块、连接杆、下连接块、角度指示盘、量角器，指针紧固螺栓、角度指示针；裂隙深度控制组件，包括插片存储空腔板、刻度尺、插片传力块、贯通滑槽、深度指示针、插片、插片销钉孔、插片销钉。

所述裂隙位置控制组件与所述固定支撑架组件固定连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置控制组件通过球铰铰接；所述裂隙深度控制组件与所述裂隙角度控制组件固定连接。所述裂隙位置纵向控制组件与所述上支撑框1嵌固连接；所述裂隙位置横向控制组件通过所述纵向六角传动螺纹套筒、所述纵向六角从动套管与所述裂隙位置纵向控制组件从动连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述裂隙角度控制组件通过球铰与固定盘铰接；所述裂隙深度控制组件与所述转动盘固定连接。

所述上支撑框通过支撑柱与下支撑框固定连接；所述纵向固定平衡杆的两端与所述纵向C型槽固定连接；所述纵向丝杠旋柄、所述横向丝杠旋柄分别与所述纵向传动丝杠、所述横向传动丝杠固定连接；所述纵向传动丝杠的两端、所述横向传动丝杠的两端分别与所述纵向C型槽、所述横向C型槽可转动连接；所述横向固定平衡杆的两端与所述横向C型槽固定连接；所述固定盘通过所述横向六角传动螺纹套筒、所述横向六角从动套管与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述上连接块与所述固定盘固定连接；所述下连接块与所述角度指示盘固定连接；所述连接杆的两端分别与所述上连接块、所述下连接块固定连接；所述插片传力块与所述深度指示针固定连接；所述角度指示针与所述插片存储空腔板固定连接。

所述固定螺母处于同一水平高度且固定连接在真三轴模具四个侧面上，通过调节所述紧固螺栓的旋进长度，使所述紧固螺栓旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母内，可以使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，以满足制作不同尺寸的常规真三轴裂隙试样的目的，此时所述角度指示盘的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行。

所述纵向固定平衡杆与所述纵向六角从动套管的接触面为光滑的接触面，所述纵向传动丝杠与所述纵向六角传动螺纹套筒之间为丝杠螺纹传动连接，所述纵向六角从动套管的侧面和所述纵向六角传动螺纹套筒的侧面为所述裂隙位置横向控制组件固定在所述裂隙位置纵向控制组件上提供固定平台，保证所述裂隙位置横向控制组件对称受力，有利于所述裂隙位置横向控制组件平衡固定在所述裂隙位置纵向控制组件上；

所述横向固定平衡杆与所述横向六角从动套管的接触面为光滑的接触面，所述横向传动丝杠与所述横向六角传动螺纹套筒之间为丝杠螺纹传动连接，所述横向六角从动套管的侧面和所述横向六角传动螺纹套筒的侧面为所述固定盘固定在所述裂隙位置横向控制组件上提供固定平台，保证所述固定盘对称受力，有利于所述固定盘平衡固定在所述裂隙位置横向控制组件上；

优选的，所述纵向传动丝杠、所述纵向六角传动螺纹套筒、所述横向传动丝杠、所述横向六角传动螺纹套筒的数量均为一个；所述纵向固定平衡杆、所述纵向六角从动套管、所述横向固定平衡杆、所述横向六角从动套管的数量均为两个且呈对称分布。

所述裂隙位置纵向控制组件在控制裂隙位置纵向时起到主动传动的作用，旋转所述纵向丝杠旋柄能够带动所述裂隙位置横向控制组件、所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体纵向移动；所述裂隙位置横向控制组件在控制裂隙位置横向时起到主动传动的作用，旋转所述横向丝杠旋柄能够带动所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体横向移动；所述裂隙位置纵向控制组件配合所述裂隙位置横向控制组件能够精确定位裂隙在完整真三轴岩土试件上的位置，能够制取不同裂隙位置的真三轴裂隙岩土试件。

所述角度指示盘与所述固定盘通过所述上连接块、所述下连接块、所述连接杆固定连接，所述角度指示盘与所述固定盘之间不可相对转动；

优选的，所述上连接块、所述下连接块、所述连接杆的数量均为两个且呈对称分布。

所述裂隙角度控制组件能够旋转任意角度；所述角度指示针固定于所述插片存储空腔板的下端；所述角度指示盘上刻有量角器；所述量角器的量测范围为0°～360°，所述量角器刻度由四个0°～90°的刻度拼接而成，配合所述角度指示针和所述指针紧固螺栓能够准确示出并固定所述裂隙角度控制组件的旋转角度，为制取不同裂隙倾角的真三轴岩土试件提供基础；

优选的，所述角度指示针的数量均为两个且呈对称分布。

所述插片传力块与所述插片的上端固定连接；所述插片存储于所述插片存储空腔板的空腔内，所述插片存储空腔板的空腔厚度比所述插片的厚度略大(例如，厚度差控制在2mm之内)，确保在向所述插片传力块施加向下的力以带动所述插片插入真三轴岩土试件内部时，所述插片不会出现过度挠曲。

所述插片的下端设有所述插片销钉孔，所述插片销钉孔为贯通孔，将所述插片销钉插入所述销钉孔后，所述插片销钉卡在所述贯通滑槽底端上，以起到支撑所述插片不向下滑落的作用，此时所述深度指示针指向所述刻度尺的零刻度线，所述插片的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面即将接触(例如，所述插片的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面之间的距离控制在2mm之内)，为准确读取所述插片的插入深度提供基础。

所述插片存储空腔板两侧开有所述贯通滑槽，所述贯通滑槽为所述插片传力块提供滑移轨道；所述插片存储空腔板上刻有所述刻度尺，配合所述深度指示针能够准确示出所述插片插入完整真三轴岩土试样的深度，为制取不同裂隙深度的真三轴岩土试件提供基础。

优选的，所述插片传力块、所述深度指示针的数量均为两个且呈对称分布。

2.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件的方法，包括以下步骤：

第一步，安装固定装置。通过调节所述紧固螺栓的旋进长度，使所述紧固螺栓旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母内，使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，此时所述角度指示盘的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行，真三轴模具内装有振捣击实后且尚未脱模的完整真三轴试件；

第二步，调节裂隙角度控制组件。根据试验所设计的裂隙倾角，旋转转动盘使角度指示针指向量角器上所示的某一裂隙的设计角度后，旋紧指针紧固螺栓，依靠指针紧固螺栓与角度指示盘之间的摩擦力固定所述角度指示针，此时角度指示针所示的角度即为所设计的裂隙倾角；

第三步，调节裂隙位置控制组件。旋转纵向丝杠旋柄将裂隙位置横向控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片与完整真三轴试件上的设计裂隙位置的横向平行，然后旋转横向丝杠旋柄将裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片与设计裂隙的位置重合。

第四步，调节裂隙深度控制组件。拔去所述插片销钉，双手分别握住所述插片传力块向下用力使所述插片插入完整的未脱模的真三轴试件内，通过所述深度指示针读取所述刻度尺上的读数。达到设计深度后，通过所述插片传力块向上拔出所述插片。重复第三步即可制取不同裂隙长度的真三轴试件，重复第一步、第二步和第三步即可制取不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度的真三轴裂隙试件。

一种使用上述任何一个制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置制备得到的真三轴裂隙岩土试件，所述的制备得到的真三轴裂隙岩土试件具有不同的裂隙位置、不同的裂隙倾角、不同的裂隙深度和不同的裂隙长度。

本发明提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件的装置及方法，以其操作简便、制取快捷、精度较高的优点，较好地解决了制取裂隙时，铁片插入容易发生严重挠曲且铁片的插入深度难以准确直观的确定、制取的裂隙倾角不够精确、误差累计多次造成制取的裂隙在长度方向不够平直的问题，可以制取不同尺寸的真三轴裂隙试件且本发明结构简单，操作简便，效率较高。

本发明的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为裂隙真三轴岩土试件示意图及其剖面图。

图2为上支撑框和裂隙位置纵向控制组件结构示意图。

图3为上支撑框和裂隙位置控制组件结构示意图。

图4为固定盘和裂隙位置控制组件结构示意图。

图5为裂隙角度控制组件和裂隙深度控制组件结构示意图。

图6为插片及插片销钉结构示意图。

图7为真三轴模具结构示意图。

图8为本发明整体结构示意图。

图中标号说明：1-上支撑框，2-支撑柱，3-下支撑框，4-紧固螺栓，5-纵向C型槽，6-纵向传动丝杠，7-纵向丝杠旋柄，8-纵向六角传动螺纹套筒，9-纵向固定平衡杆，10-纵向六角从动套管，11-横向C型槽，12-横向传动丝杠，13-横向丝杠旋柄，14-横向六角传动螺纹套筒，15-横向固定平衡杆，16-横向六角从动套管，17-固定盘，18-球铰，19-转动盘，20-上连接块，21-连接杆，22-下连接块，23-角度指示盘，24-量角器，25-插片存储空腔板，26-刻度尺，27-插片传力块，28-贯通滑槽，29-深度指示针，30-插片，31-指针紧固螺栓，32-角度指示针，33-插片销钉孔，34-插片销钉，35-固定螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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装置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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2～图8所示，本发明的一个优选实施例提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件的装置及方法，包括：

1.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置及方法，包括：固定支撑架组件、裂隙位置控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件。其中固定支撑架组件，包括上支撑框1、支撑柱2、下支撑框3、紧固螺栓4；裂隙位置控制组件，包括裂隙位置纵向控制组件和裂隙位置横向控制组件；裂隙位置纵向控制组件，包括纵向C型槽5、纵向传动丝杠6、纵向丝杠旋柄7、纵向六角传动螺纹套筒8、纵向固定平衡杆9、纵向六角从动套管10；裂隙位置横向控制组件，包括横向C型槽11、横向传动丝杠12、横向丝杠旋柄13、横向六角传动螺纹套筒14、横向固定平衡杆15、横向六角从动套管16；裂隙角度控制组件，包括固定盘17、球铰18、转动盘19、上连接块20、连接杆21、下连接块22、角度指示盘23、量角器24，指针紧固螺栓31、角度指示针32；裂隙深度控制组件，包括插片存储空腔板25、刻度尺26、插片传力块27、贯通滑槽28、深度指示针29、插片30、插片销钉孔33、插片销钉34。

所述裂隙位置控制组件与所述固定支撑架组件固定连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置控制组件通过球铰18铰接；所述裂隙深度控制组件与所述裂隙角度控制组件固定连接。所述裂隙位置纵向控制组件与所述上支撑框1嵌固连接；所述裂隙位置横向控制组件通过所述纵向六角传动螺纹套筒8、所述纵向六角从动套管10与所述裂隙位置纵向控制组件从动连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述裂隙角度控制组件通过球铰18与固定盘17铰接；所述裂隙深度控制组件与所述转动盘19固定连接。

所述上支撑框1通过支撑柱2与下支撑框3固定连接；所述纵向固定平衡杆9的两端与所述纵向C型槽5固定连接；所述纵向丝杠旋柄7、所述横向丝杠旋柄13分别与所述纵向传动丝杠6、所述横向传动丝杠12固定连接；所述纵向传动丝杠6的两端、所述横向传动丝杠12的两端分别与所述纵向C型槽5、所述横向C型槽11可转动连接；所述横向固定平衡杆15的两端与所述横向C型槽11固定连接；所述固定盘17通过所述横向六角传动螺纹套筒14、所述横向六角从动套管16与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述上连接块20与所述固定盘17固定连接；所述下连接块22与所述角度指示盘23固定连接；所述连接杆21的两端分别与所述上连接块20、所述下连接块22固定连接；所述插片传力块27与所述深度指示针29固定连接；所述角度指示针32与所述插片存储空腔板25固定连接。

所述固定螺母35处于同一水平高度且固定连接在真三轴模具四个侧面上，通过调节所述紧固螺栓4的旋进长度，使所述紧固螺栓4旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母35内，可以使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，以满足制作不同尺寸的常规真三轴裂隙试样的目的，此时所述角度指示盘23的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行。

所述纵向固定平衡杆9与所述纵向六角从动套管10的接触面为光滑的接触面，所述纵向传动丝杠6与所述纵向六角传动螺纹套筒8之间为丝杠螺纹传动连接，所述纵向六角从动套管10的侧面和所述纵向六角传动螺纹套筒8的侧面为所述裂隙位置横向控制组件固定在所述裂隙位置纵向控制组件上提供固定平台，保证所述裂隙位置横向控制组件对称受力，有利于所述裂隙位置横向控制组件平衡固定在所述裂隙位置纵向控制组件上；

所述横向固定平衡杆15与所述横向六角从动套管16的接触面为光滑的接触面，所述横向传动丝杠12与所述横向六角传动螺纹套筒16之间为丝杠螺纹传动连接，所述横向六角从动套管16的侧面和所述横向六角传动螺纹套筒14的侧面为所述固定盘17固定在所述裂隙位置横向控制组件上提供固定平台，保证所述固定盘17对称受力，有利于所述固定盘17平衡固定在所述裂隙位置横向控制组件上；

优选的，所述纵向传动丝杠6、所述纵向六角传动螺纹套筒8、所述横向传动丝杠12、所述横向六角传动螺纹套筒14的数量均为一个；所述纵向固定平衡杆9、所述纵向六角从动套管10、所述横向固定平衡杆15、所述横向六角从动套管16的数量均为两个且呈对称分布。

所述裂隙位置纵向控制组件在控制裂隙位置纵向时起到主动传动的作用，旋转所述纵向丝杠旋柄7能够带动所述裂隙位置横向控制组件、所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体纵向移动；所述裂隙位置横向控制组件在控制裂隙位置横向时起到主动传动的作用，旋转所述横向丝杠旋柄13能够带动所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体横向移动；所述裂隙位置纵向控制组件配合所述裂隙位置横向控制组件能够精确定位裂隙在完整真三轴岩土试件上的位置，能够制取不同裂隙位置的真三轴裂隙岩土试件。

所述角度指示盘23与所述固定盘17通过所述上连接块20、所述下连接块22、所述连接杆21固定连接，所述角度指示盘23与所述固定盘17之间不可相对转动；

优选的，所述上连接块20、所述下连接块22、所述连接杆21的数量均为两个且呈对称分布。

所述裂隙角度控制组件能够旋转任意角度；所述角度指示针32固定于所述插片存储空腔板25的下端；所述角度指示盘23上刻有量角器24；所述量角器24的量测范围为0°～360°，所述量角器24的刻度由四个0°～90°的刻度拼接而成，配合所述角度指示针32和所述指针紧固螺栓31能够准确示出并固定所述裂隙角度控制组件的旋转角度，为制取不同裂隙倾角的真三轴岩土试件提供基础；

优选的，所述角度指示针32的数量均为两个且呈对称分布。

所述插片传力块27与所述插片30的上端固定连接；所述插片30存储于所述插片空腔板25的空腔内，所述插片存储空腔板25的空腔厚度比所述插片30的厚度略大(例如，厚度差控制在2mm之内)，确保在向所述插片传力块27施加向下的力以带动所述插片30插入真三轴岩土试件内部时，所述插片30不会出现过度挠曲。

所述插片30的下端设有所述插片销钉孔33，所述插片销钉孔33为贯通孔，将所述插片销钉34插入所述销钉孔33后，所述插片销钉33卡在所述贯通滑槽28底端上，以起到支撑所述插片33不向下滑落的作用，此时所述深度指示针29指向所述刻度尺26的零刻度线，所述插片33的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面即将接触(例如，所述插片33的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面之间的距离控制在2mm之内)，为准确读取所述插片33的插入深度提供基础。

所述插片存储空腔板25两侧开有所述贯通滑槽28，所述贯通滑槽28为所述插片传力块27提供滑移轨道；所述插片存储空腔板25上刻有所述刻度尺26，配合所述深度指示针29能够准确示出所述插片30插入完整真三轴岩土试样的深度，为制取不同裂隙深度的真三轴岩土试件提供基础。

优选的，所述插片传力块27、所述深度指示针29的数量均为两个且呈对称分布。一种制取不同裂隙几何参数的真三轴试件的方法，包括以下步骤：

第一步，安装固定装置。通过调节所述紧固螺栓4的旋进长度，使所述紧固螺栓4旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母35内，使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，此时所述角度指示盘23的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行，真三轴模具内装有振捣击实后且尚未脱模的完整真三轴试件；

第二步，调节裂隙角度控制组件。根据试验所设计的裂隙倾角，旋转转动盘19使角度指示针32指向量角器24上所示的某一裂隙的设计角度后，旋紧指针紧固螺栓31，依靠指针紧固螺栓31与角度指示盘23之间的摩擦力固定所述角度指示针32，此时角度指示针32所示的角度即为所设计的裂隙倾角；

第三步，调节裂隙位置控制组件。旋转纵向丝杠旋柄7将裂隙位置横向控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片30与完整真三轴试件上的设计裂隙位置的横向平行，然后旋转横向丝杠旋柄13将裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片30与设计裂隙的位置重合。

第四步，调节裂隙深度控制组件。拔去所述插片销钉34，双手分别握住所述插片传力块27向下用力使所述插片30插入完整的未脱模的真三轴试件内，通过所述深度指示针29读取所述刻度尺26上的读数。达到设计深度后，通过所述插片传力块27向上拔出所述插片30。重复第三步即可制取不同裂隙长度的真三轴试件，重复第一步、第二步和第三步即可制取不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度的真三轴裂隙试件。

根据上述内容可知，本发明提供了一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件的装置及方法，以其操作简便、制取快捷、精度较高的优点，较好地解决了制取裂隙时，铁片插入容易发生严重挠曲且铁片的插入深度难以准确直观的确定、制取的裂隙倾角不够精确、误差累计多次造成制取的裂隙在长度方向不够平直的问题，可以制取不同尺寸的真三轴裂隙试件且本发明结构简单，操作简便，效率较高。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，包括：固定支撑架组件、裂隙位置控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件。其中固定支撑架组件，包括上支撑框1、支撑柱2、下支撑框3、紧固螺栓4；裂隙位置控制组件，包括裂隙位置纵向控制组件和裂隙位置横向控制组件；裂隙位置纵向控制组件，包括纵向C型槽5、纵向传动丝杠6、纵向丝杠旋柄7、纵向六角传动螺纹套筒8、纵向固定平衡杆9、纵向六角从动套管10；裂隙位置横向控制组件，包括横向C型槽11、横向传动丝杠12、横向丝杠旋柄13、横向六角传动螺纹套筒14、横向固定平衡杆15、横向六角从动套管16；裂隙角度控制组件，包括固定盘17、球铰18、转动盘19、上连接块20、连接杆21、下连接块22、角度指示盘23、量角器24，指针紧固螺栓31、角度指示针32；裂隙深度控制组件，包括插片存储空腔板25、刻度尺26、插片传力块27、贯通滑槽28、深度指示针29、插片30、插片销钉孔33、插片销钉34。

所述裂隙位置控制组件与所述固定支撑架组件固定连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置控制组件通过球铰18铰接；所述裂隙深度控制组件与所述裂隙角度控制组件固定连接。所述裂隙位置纵向控制组件与所述上支撑框1嵌固连接；所述裂隙位置横向控制组件通过所述纵向六角传动螺纹套筒8、所述纵向六角从动套管10与所述裂隙位置纵向控制组件从动连接；所述裂隙角度控制组件与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述裂隙角度控制组件通过球铰18与固定盘17铰接；所述裂隙深度控制组件与所述转动盘19固定连接。

所述上支撑框1通过支撑柱2与下支撑框3固定连接；所述纵向固定平衡杆9的两端与所述纵向C型槽5固定连接；所述纵向丝杠旋柄7、所述横向丝杠旋柄13分别与所述纵向传动丝杠6、所述横向传动丝杠12固定连接；所述纵向传动丝杠6的两端、所述横向传动丝杠12的两端分别与所述纵向C型槽5、所述横向C型槽11可转动连接；所述横向固定平衡杆15的两端与所述横向C型槽11固定连接；所述固定盘17通过所述横向六角传动螺纹套筒14、所述横向六角从动套管16与所述裂隙位置横向控制组件固定连接；所述上连接块20与所述固定盘17固定连接；所述下连接块22与所述角度指示盘23固定连接；所述连接杆21的两端分别与所述上连接块20、所述下连接块22固定连接；所述插片传力块27与所述深度指示针29固定连接；所述角度指示针32与所述插片存储空腔板25固定连接。

2.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述固定螺母35处于同一水平高度且固定连接在真三轴模具四个侧面上，通过调节所述紧固螺栓4的旋进长度，使所述紧固螺栓4旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母35内，可以使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，以满足制作不同尺寸的常规真三轴裂隙试样的目的，此时所述角度指示盘23的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行。

3.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述纵向固定平衡杆9与所述纵向六角从动套管10的接触面为光滑的接触面，所述纵向传动丝杠6与所述纵向六角传动螺纹套筒8之间为丝杠螺纹传动连接，所述纵向六角从动套管10的侧面和所述纵向六角传动螺纹套筒8的侧面为所述裂隙位置横向控制组件固定在所述裂隙位置纵向控制组件上提供固定平台，保证所述裂隙位置横向控制组件对称受力，有利于所述裂隙位置横向控制组件平衡固定在所述裂隙位置纵向控制组件上；

所述横向固定平衡杆15与所述横向六角从动套管16的接触面为光滑的接触面，所述横向传动丝杠12与所述横向六角传动螺纹套筒16之间为丝杠螺纹传动连接，所述横向六角从动套管16的侧面和所述横向六角传动螺纹套筒14的侧面为所述固定盘17固定在所述裂隙位置横向控制组件上提供固定平台，保证所述固定盘17对称受力，有利于所述固定盘17平衡固定在所述裂隙位置横向控制组件上；

优选的，所述纵向传动丝杠6、所述纵向六角传动螺纹套筒8、所述横向传动丝杠12、所述横向六角传动螺纹套筒14的数量均为一个；所述纵向固定平衡杆9、所述纵向六角从动套管10、所述横向固定平衡杆15、所述横向六角从动套管16的数量均为两个且呈对称分布。

4.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述裂隙位置纵向控制组件在控制裂隙位置纵向时起到主动传动的作用，旋转所述纵向丝杠旋柄7能够带动所述裂隙位置横向控制组件、所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体纵向移动；所述裂隙位置横向控制组件在控制裂隙位置横向时起到主动传动的作用，旋转所述横向丝杠旋柄13能够带动所述裂隙角度控制组件、所述裂隙深度控制组件整体横向移动；所述裂隙位置纵向控制组件配合所述裂隙位置横向控制组件能够精确定位裂隙在完整真三轴岩土试件上的位置，能够制取不同裂隙位置的真三轴裂隙岩土试件。

5.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述角度指示盘23与所述固定盘17通过所述上连接块20、所述下连接块22、所述连接杆21固定连接，所述角度指示盘23与所述固定盘17之间不可相对转动；

优选的，所述上连接块20、所述下连接块22、所述连接杆21的数量均为两个且呈对称分布。

6.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述裂隙角度控制组件能够旋转任意角度；所述角度指示针32固定于所述插片存储空腔板25的下端；所述角度指示盘23上刻有量角器24；所述量角器24的量测范围为0°～360°，所述量角器24刻度由四个0°～90°的刻度拼接而成，配合所述角度指示针32和所述指针紧固螺栓31能够准确示出并固定所述裂隙角度控制组件的旋转角度，为制取不同裂隙倾角的真三轴岩土试件提供基础；

优选的，所述角度指示针32的数量均为两个且呈对称分布。

7.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述插片传力块27与所述插片30的上端固定连接；所述插片30存储于所述插片存储空腔板25的空腔内，所述插片存储空腔板25的空腔厚度比所述插片30的厚度略大(例如，厚度差控制在2mm之内)，确保在向所述插片传力块27施加向下的力以带动所述插片30插入真三轴岩土试件内部时，所述插片30不会出现过度挠曲。

所述插片30的下端设有所述插片销钉孔33，所述插片销钉孔33为贯通孔，将所述插片销钉34插入所述销钉孔33后，所述插片销钉33卡在所述贯通滑槽28底端上，以起到支撑所述插片33不向下滑落的作用，此时所述深度指示针29指向所述刻度尺26的零刻度线，所述插片33的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面即将接触(例如，所述插片33的下端底面与完整的未脱模的真三轴试件的顶面之间的距离控制在2mm之内)，为准确读取所述插片33的插入深度提供基础。

8.根据权利要求1所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置，其特征在于，

所述插片存储空腔板25两侧开有所述贯通滑槽28，所述贯通滑槽28为所述插片传力块27提供滑移轨道；所述插片存储空腔板25上刻有所述刻度尺26，配合所述深度指示针29能够准确示出所述插片30插入完整真三轴岩土试样的深度，为制取不同裂隙深度的真三轴岩土试件提供基础。

优选的，所述插片传力块27、所述深度指示针29的数量均为两个且呈对称分布。

9.一种制取不同裂隙几何参数的真三轴试件的方法，包括以下步骤：

第一步，安装固定装置。通过调节所述紧固螺栓4的旋进长度，使所述紧固螺栓4旋进真三轴模具四个侧面的所述固定螺母35内，使所述固定支撑架组件与不同几何尺寸的立方体真三轴模具的四个侧面牢固固定，此时所述角度指示盘23的底面与完整的未脱模的真三轴试样的顶面平行，真三轴模具内装有振捣击实后且尚未脱模的完整真三轴试件；

第二步，调节裂隙角度控制组件。根据试验所设计的裂隙倾角，旋转转动盘19使角度指示针32指向量角器24上所示的某一裂隙的设计角度后，旋紧指针紧固螺栓31，依靠指针紧固螺栓31与角度指示盘23之间的摩擦力固定所述角度指示针32，此时角度指示针32所示的角度即为所设计的裂隙倾角；

第三步，调节裂隙位置控制组件。旋转纵向丝杠旋柄7将裂隙位置横向控制组件、裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片30与完整真三轴试件上的设计裂隙位置的横向平行，然后旋转横向丝杠旋柄13将裂隙角度控制组件、裂隙深度控制组件整体移动，使插片30与设计裂隙的位置重合。

第四步，调节裂隙深度控制组件。拔去所述插片销钉34，双手分别握住所述插片传力块27向下用力使所述插片30插入完整的未脱模的真三轴试件内，通过所述深度指示针29读取所述刻度尺26上的读数。达到设计深度后，通过所述插片传力块27向上拔出所述插片30。重复第三步即可制取不同裂隙长度的真三轴试件，重复第一步、第二步和第三步即可制取不同裂隙位置、不同裂隙倾角、不同裂隙深度的真三轴裂隙试件。

10.一种使用权利要求1-9中任何一项所述的制取不同裂隙几何参数的真三轴岩土试件装置制备得到的岩石试件，其特征在于，所述的制备得到的真三轴岩土试件具有不同的裂隙位置、不同的裂隙倾角、不同的裂隙深度和不同的裂隙长度。