CN112630013B - 一种节理岩体试样剪切测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节理岩体试样剪切测试设备，包括上盒体和下盒体，上盒体下盒体均滑动连接有活动板；活动板上固定安装有直线运动机构，活动板的两侧水平滑动连接有胶垫，活动板上还转动连接有V形板，V形板的两端分别铰接有第一杆和第二杆，且V形板的一端水平位置高于所述直线运动机构，第一杆的另一端与其中一个胶垫铰接，第二杆的另一端与另一个胶垫铰接，V形板转动时两胶垫同时外扩或收回；所述下盒体的活动板的底部还设有气囊。本技术方案相比现有技术，具有盒体大小可调节的作用，减少测试前对岩体的切割过程，实现尺寸多样化；利用V形板同时控制胶垫、销柱和气囊，节省动力源，实现动态化密封。

Description

一种节理岩体试样剪切测试设备

技术领域

本发明涉及机械力测试固体材料强度特性领域，尤其是一种节理岩体试样剪切测试设备。

背景技术

在富含水的深部地下工程中，节理裂隙中往往存在着高渗透差、高水力梯度会引起的高流速渗流以及岩体稳定性问题。岩体中应力的变化，尤其是剪切应力的作用，会导致节理发生张开或闭合变形，所以说，各类岩体的稳定性等均由岩体的抗剪强度控制，能否正确获取岩体的抗剪强度，往往是工程成败的关键。

岩体的压力及剪切测试过程是在剪切实验盒中进行的，现有的剪切实验盒是将岩体切成与实验盒大小相合适的实验块，放入实验盒中后通入水流模拟渗透压，然后再加以剪切力或压力来测试渗透作用下的岩体抗剪强度。由于实验盒本身不能调节大小，所以必须要实现切割岩体，这一过程费时费力，而原本体积就较小的岩体就根本无法与实验盒内部匹配。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种节理岩体试样剪切测试设备，将实验盒的一壁面设为活动调节的结构，实现了实验盒大小可调的目的，减少切割岩体的过程。

其解决方案是，一种节理岩体试样剪切测试设备，包括上下放置的上盒体和下盒体，上盒体与下盒体相对滑动，其特征在于，所述上盒体的上下两面及一侧面开放，所述下盒体的上面及一侧面开放，两所述侧面位于同一侧；两所述开放的侧面均滑动连接有活动板；所述活动板上固定安装有直线运动机构，直线运动机构水平动作并固定连接有直杆，所述活动板的两侧水平滑动连接有胶垫，活动板上还转动连接有V形板，V形板的两端分别铰接有第一杆和第二杆，且V形板的一端水平位置高于所述直线运动机构，所述第一杆的另一端与其中一个胶垫铰接，第二杆的另一端与另一个胶垫铰接，V形板以角点为圆心转动，转动时两胶垫同时外扩或收回；所述下盒体的活动板的底部还设有气囊。

优选地，所述两活动板相接触的边缘均固定设有两导向板，活动板上的其中一个导向板内上下滑动连接有销柱，销柱的一端设有挂台，销柱上还设有位于挂台与导向板之间的第一弹性件；所述活动板上转动连接有菱形板，菱形板的一端始终与所述挂台接触，活动板上还固定设有挡板，挡板位于菱形板背离V形板的一侧，所述菱形板的另一端与挡板之间固定连接有第二弹性件；所述V形板上高的一端与所述菱形板背离挂台的一端接触。

优选地，所述下盒体的活动板上凸设有延伸部，所述气囊安装在延伸部的下端，延伸部上固定连接有气缸，气缸与气囊相连通，气缸的活塞杆铰接有第三杆，第三杆的另一端与所述V形板上较高的一端铰接；所述延伸板上靠近胶垫的一端开设有让位槽。

优选地，所述胶垫上半包有不锈钢的包边，所述第一杆与包边铰接。

优选地，所述两活动板相对的一侧边上均嵌设有密封条。

优选地，所述剪切测试设备还包括有压力板，压力板包括主板和对称分布在主板两侧的副板，主板与副板之间连接有剪叉机构，主板固定连接压力机。

优选地，所述其中一个盒体的两外侧壁上固定设有水平导轨，两导轨之间滑动连接有同一个滑动板，滑动板上固定连接有推杆，推杆与其对应的活动板固定连接。

本发明的有益效果：

1.本技术方案相比现有技术，具有盒体大小可调节的作用，减少测试前对岩体的切割过程，实现尺寸多样化；

2.活动板调整的同时做好密封过程，利用V形板同时控制胶垫、销柱和气囊，节省动力源，实现动态化密封；

3.设置了同样大小可调的压力板，与上盒体相配合，让压力施加更均匀。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为活动板的结构示意图；

图4为图3中I的放大图；

图5为V形板与胶垫运动的机构简图；

图6为压力板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-6给出，一种节理岩体试样剪切测试设备，包括上下放置的上盒体1和下盒体2，上盒体1与下盒体2相对滑动，其特征在于，所述上盒体1的上下两面及一侧面开放，所述下盒体2的上面及一侧面开放，两所述侧面位于同一侧；两所述开放的侧面均滑动连接有活动板3，调节活动板3即能调节盒体的大小；所述活动板3上固定安装有直线运动机构4，直线运动机构4不限于是直线导轨19或丝杠，直线运动机构4水平动作并固定连接有直杆401，直杆401在直线机构的驱动下做水平直线往复运动；当活动板3移动时，最大的问题就是活动板3与侧壁和底面的密封问题，所述活动板3的两侧水平滑动连接有胶垫8，胶垫8用于密封活动板3与相邻侧板之间的活动缝隙，活动板3上还转动连接有V形板5，V形板5的两端分别铰接有第一杆6和第二杆7，且V形板5的一端水平位置高于所述直线运动机构4，即直线运动机构4启动时，直杆401水平移动会触碰到V形板5高的一端，所述第一杆6的另一端与其中一个胶垫8铰接，第二杆7的另一端与另一个胶垫8铰接，V形板5以角点为圆心转动，转动时两胶垫8同时外扩或收回，两胶垫8的运动机理类似曲柄滑块，V形板5转动会牵动第一杆6和第二杆7摆动，一个胶垫8会受到斜向上的力，另一个胶垫8会受到写向下的力，在促使胶垫8向两侧扩张或收回；所述下盒体2的活动板3的底部还设有气囊11，气囊11用于对活动板3和底面之间的密封。

所述两活动板3相接触的边缘均固定设有两导向板13，活动板3上的其中一个导向板13内上下滑动连接有销柱14，两导向板13上的导向板13相互对应，一销柱14伸长时会伸入另一活动板3上无销柱14的导向板13中，利用销柱14将两活动板3限制在一起，这时任一活动板3动作就会带动另一活动板3动作；销柱14的一端设有挂台，销柱14上还设有位于挂台与导向板13之间的第一弹性件15；所述活动板3上转动连接有菱形板22，菱形板22的一端始终与所述挂台接触，活动板3上还固定设有挡板16，挡板16位于菱形板22背离V形板5的一侧，所述菱形板22的另一端与挡板16之间固定连接有第二弹性件17；所述V形板5上高的一端与所述菱形板22背离挂台的一端接触。V形板5转动时，其高的一端会触碰菱形板22使菱形板22转动，这时第二弹性件17压缩，而第一弹性件15伸长，销柱14退出另一活动板3的导向板13，当V形板5翻转时，菱形板22在第二弹性件17的作用下复位，第一弹性件15被压缩，销柱14伸长进入另一活动板3的对应导向板13中，实现两活动板3同时移动的功能。

所述下盒体2的活动板3上凸设有延伸部10，所述气囊11安装在延伸部10的下端，延伸部10上固定连接有气缸12，气缸12与气囊11相连通，气缸12的活塞杆铰接有第三杆9，第三杆9的另一端与所述V形板5上较高的一端铰接；所述延伸板上靠近胶垫8的一端开设有让位槽1001。胶垫8要密封活动板3的整个侧边，为了不让气囊11与胶垫8产生干涉，在活动板3上凸设延伸部10，将气囊11安装在延伸部10下方，延伸部10易与胶垫8干涉的两端部开设让位槽1001，达到两密封零件各自工作正常密封的目的。

所述胶垫8上半包有不锈钢的包边801，所述第一杆6与包边801铰接。胶垫8本身质软，为了将第一杆6的力均匀的传递给胶垫8，在胶垫8外半包设有不锈钢的包边801，让第一杆6与不锈钢包边801连接，减少胶垫8的磨损。

所述两活动板3相对的一侧边上均嵌设有密封条。两活动板3之间同时运动时，利用密封条进行密封。

所述剪切测试设备还包括有压力板18，压力板18包括主板1801和对称分布在主板1801两侧的副板1802，主板1801与副板1802之间连接有剪叉机构，主板1801固定连接压力机。现有技术中施加压力的压力板18是大小固定不可调的，本压力板18通过剪叉机构控制副板1802与主板1801之间的距离，以达到整个压力板18扩大或缩小的目的，其中副板1802数量不作限制。

所述其中一个盒体的两外侧壁上固定设有水平导轨19，导轨19的滑动部分要伸出盒体，两导轨19之间滑动连接有同一个滑动板20，滑动板20上固定连接有推杆21，推杆21与其对应的活动板3固定连接。当推杆21沿滑轨滑动逐渐时将活动板3向盒体内部推送，以减小盒体的内部尺寸，反向滑动则拉出活动板3，扩大盒体内部空间；推杆21与V形板5或第二杆7不干涉；考虑到密封效果问题，活动板3与盒体的连接件不能设置在盒体内侧，设置在外侧不影响内部密封，并能从外侧操控活动板3移动。

本发明在使用时，首先由外部驱动装置控制V形板5转动，将销柱14缩回，然后将岩体放入下盒体2中，盖好上盒体1，再释放销柱14，将两活动板3锁在一起；然后，由推杆21推动活动板3移动至与岩体向接触，再次控制V形板5转动，活动板3与各相邻侧壁密封，不限于往上方的盒体内注水、下方的盒体出水，模拟渗透过程；最后，两盒体相对滑动对岩体施加剪切力进行岩体抗剪切测试，或利用压力板18对岩体施加压力进行抗压测试，测试部分为现有技术，此处不做赘述。

以上所述的实施例并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域所属技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应纳入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种节理岩体试样剪切测试设备，包括上下放置的上盒体（1）和下盒体（2），上盒体（1）与下盒体（2）相对滑动，其特征在于，所述上盒体（1）的上下两面及一侧面开放，所述下盒体（2）的上面及一侧面开放，两所述侧面位于同一侧；两所述开放的侧面均滑动连接有活动板（3），所述活动板（3）上固定安装有直线运动机构（4），直线运动机构（4）水平动作并固定连接有直杆（401），所述活动板（3）的两侧水平滑动连接有胶垫（8），活动板（3）上还转动连接有V形板（5），直杆（401）和V形板（5）高的一端接触连接，V形板（5）的两端分别铰接有第一杆（6）和第二杆（7），且V形板（5）的一端水平位置高于所述直线运动机构（4），所述第一杆（6）的另一端与其中一个胶垫（8）铰接，第二杆（7）的另一端与另一个胶垫（8）铰接，V形板（5）以角点为圆心转动，转动时两胶垫（8）同时外扩或收回；所述下盒体（2）的活动板（3）的底部还设有气囊（11）。

2.根据权利要求1所述的剪切测试设备，其特征在于，所述两活动板（3）相接触的边缘均固定设有两导向板（13），活动板（3）上的其中一个导向板（13）内上下滑动连接有销柱（14），销柱（14）的一端设有挂台，销柱（14）上还设有位于挂台与导向板（13）之间的第一弹性件（15）；所述活动板（3）上转动连接有菱形板（22），菱形板（22）的一端始终与所述挂台接触，活动板（3）上还固定设有挡板（16），挡板（16）位于菱形板（22）背离V形板（5）的一侧，所述菱形板（22）的另一端与挡板（16）之间固定连接有第二弹性件（17）；所述V形板（5）上高的一端与所述菱形板（22）背离挂台的一端接触。

3.根据权利要求1所述的剪切测试设备，其特征在于，所述下盒体（2）的活动板（3）上凸设有延伸部（10），所述气囊（11）安装在延伸部（10）的下端，延伸部（10）上固定连接有气缸（12），气缸（12）与气囊（11）相连通，气缸（12）的活塞杆铰接有第三杆（9），第三杆（9）的另一端与所述V形板（5）上较高的一端铰接；所述延伸部（10）上靠近胶垫（8）的一端开设有让位槽（1001）。

4.根据权利要求1所述的剪切测试设备，其特征在于，所述胶垫（8）上半包有不锈钢的包边（801），所述第一杆（6）与包边（801）铰接。

5.根据权利要求1-4任一所述的剪切测试设备，其特征在于，所述两活动板（3）相对的一侧边上均嵌设有密封条。

6.根据权利要求1-4任一所述的剪切测试设备，其特征在于，所述剪切测试设备还包括有压力板（18），压力板（18）包括主板（1801）和对称分布在主板（1801）两侧的副板（1802），主板（1801）与副板（1802）之间连接有剪叉机构，主板（1801）固定连接压力机。

7.根据权利要求1-4任一所述的剪切测试设备，其特征在于，所述其中一个盒体的两外侧壁上固定设有水平导轨（19），两导轨（19）之间滑动连接有同一个滑动板（20），滑动板（20）上固定连接有推杆（21），推杆（21）与其对应的活动板（3）固定连接。

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