CN203616239U - 一种简易岩石与混凝土胶结面剪切试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种简易岩石与混凝土胶结面剪切试验方法及其装置。将被检测的岩石-混凝土胶结试件垂直设置,通过传力螺杆在两种介质胶结面处施以水平剪切力,由置于传力螺杆的应变传感器采集剪切过程中传感器的最大应变;所述传力螺杆和传感器轴线在同一水平线上，传感器底部具有与传力螺杆贴合的弧面。本实用新型配合压力机进行工作，通过压力机施加轴向荷载，旋进传力螺杆施加剪切荷载实现岩石与混凝土胶结面的剪切功能，操作简单，使用方便。

Description

一种简易岩石与混凝土胶结面剪切试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种材料试验机的装置，属于岩石力学、岩土工程试验与测试部分，特别是公开一种岩石与混凝土胶结面剪切试验装置，可用于测试两种介质胶结面的抗剪断强度。

背景技术

在桩基础工程领域中，研究端承桩桩体与基岩岩面的摩擦特性对于桩基的设计具有重要的指导意义。混凝土桩体与岩体的胶结面的剪切破坏是一种常见的破坏形式。在现有的国家和部门规范中，大多只关注岩体本身的结构面抗剪断强度，而没有哪一部规范说明了岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度的试验装置与实施方法。因此，在现有的技术条件下，大部分需要研究岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度试验都是在岩石直剪仪上完成的。

同济大学曾提出一种混凝土与基岩胶结面抗剪强度的现场大型直剪试验装置，该装置主要是用于现场测定悬索桥的锚碇与基岩的摩擦系数，但对于水下的桩基础，该装置就没法实施剪切操作，而且现场试验装置存在结构复杂，操作困难，测试周期长，测试数据不稳定等缺陷，因而有必要用室内的直接剪切试验对现场的试验结果进行验证。四川大学、河海大学等科研机构也提出过一些配合压力试验机进行剪切试验的简易装置，但这些装置主要还是针对岩体结构面进行剪切试验，而且装置构造复杂，数据测量不够精确，无法进行岩石与混凝土胶结面的剪切试验。

鉴于室内岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度对于实际工程具有重要的指导意义，特别是胶结面岩体的粗糙程度、基岩类型、混凝土强度等级等对胶结面的抗剪断强度影响较大，现行试验规程和国家或部门规范对此类试验尚无明确规定，因此提出岩石与混凝土抗剪断强度的试验装置。

实用新型内容

鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的在于提供一种简单易行的岩石与混凝土胶结面剪切试验方法和装置，解决在没有岩石直剪仪的情况下，采用压力机和本简易装置共同工作进行剪切试验的技术问题。

本实用新型具体的实现方案是这样的：

一种简易岩石与混凝土胶结面剪切试验装置，包括底座夹具、传力螺杆机构、传感器机构；所述底座夹具由装置底座1和设置在装置底座上的试件夹持孔槽9组成；传力螺杆3通过连接板2固定在传力螺杆3上；由四个应变片R1、R2、R3、R4组成的-应变花10沿径向设置在传力螺杆3上；应变花10的几何中心与传力螺杆3轴线重合。

所述应变片呈易于与传力螺杆3外表贴合的圆弧形。

采用本实用新型的方法和装置，通过和压力机配合工作，实现了在没有岩石剪切仪的条件下完成岩石与混凝土抗剪断的目的。通过传力螺杆和传感器的轴线对中能实现剪切荷载均匀施加；通过传感器把剪切荷载施加在岩石与混凝土的理论胶结面上，实现了剪切破坏沿着胶结面发生；通过采集传感器的应变换算成具体的剪切荷载的大小，能够精确计算胶结面上的破坏剪切荷载。

本实用新型装置外观构造简易，加工简单，整个装置各部分的功能清晰，试验操作简单；数据测量通过应变仪采集应变再换算成荷载，所测数据准确、误差小，具有很高的可靠度。

附图说明：

图1是本实用新型试验装置实验时的局部剖视图。

图2是本实用新型试验装置的立面图。

图3是图2的俯视图。

图4是传感器的构造图。

图5是传感器4上的应变片接线图

图中：1-装置底座；2-连接板；3-传力螺杆；4-传感器；5-传力螺杆螺孔；6-试件中的岩石；7-试件中的混凝土；8-岩石与混凝土的理论胶结面；9-底座孔槽；10-应变花，11-传力螺杆端头；R1、R2、R3、R4为应变片的布置位置及接线图。

具体实施方式

结合图2和图3，简易简易剪切试验装置包括：装置底座1、连接板2、传力螺杆3、传感器4、传力螺杆螺孔5、底座孔槽9、应变花10。

装置底座1采用一块169mm×100mm×47mm实体钢材，在其右端开φ49.8mm底座孔槽9用于固定试件。左端和连接板2焊接，焊缝打磨抛光。连接板在正中距板顶50mm处为中心开M16螺栓孔5，传力螺杆3穿过螺栓孔5后与传感器4对中施加剪切荷载。

传感器4是这套装置的主要量测部件，采用Q245钢制成，外形呈圆形，左端开φ16mm×1mm对中孔与传力螺杆对中，传力螺杆端头11磨成φ50mm圆弧以实现传感器与试件的外缘无缝对接。传感器外表应打磨抛光，在传感器正中的最上端和最下端对称的贴一对90°应变花，其布置图如图4所示，应变片的接线图如图5所示。

传感器上的应变片测出的是应变，应将应变换算成力，也即剪切荷载，因此需对传感器进行标定，找出应变ε与剪切荷载Q的理论关系式。由于剪切荷载很小，在传感器材料的弹性应变范围内，则Q～ε成线性关系，通过标定找出Q与ε的比例系数K。在实际测定过程中，通过静态应变测试系统采集胶结面破坏时传感器的最大应变ε，则剪切荷载就是Q＝K·ε。

在试验过程中，将试件制成标径50mm，高度100mm，理论胶结面在正中的圆柱形试件；将制备好的试件含岩石一端放入装置底座，采用一台通用的材料压力试验机对试件混凝土端施加特定的轴向荷载；将传感器、传力螺杆、试件依次按附图1连接好，缓慢拧进左端传力螺杆施加剪切荷载，直至试件沿着岩石与混凝土的胶结面剪切破坏。

此简易装置在某航道升级工程岩石与混凝土抗剪断试验中取得了良好的效果。

Claims (2)

1.一种简易岩石与混凝土胶结面剪切试验装置，包括底座夹具、传力螺杆机构、传感器机构；所述底座夹具由装置底座(1)和设置在装置底座上的试件夹持孔槽(9)组成；传力螺杆(3)通过连接板(2)固定在传力螺杆(3)上；由四个应变片R1、R2、R3、R4组成的-应变花(10)沿径向设置在传力螺杆(3)上；应变花(10)的几何中心与传力螺杆3轴线重合。

2.根据权利要求1所述的简易岩石与混凝土胶结面剪切试验装置，其特征在于：所述应变片呈易于与传力螺杆(3)外表贴合的圆弧形。

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