CN210923266U - 一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，包括：上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒包括上盒外框，上盒外框镶嵌有中空矩形的上盒内框，上盒内框的圆形中空位置处镶嵌有上盒内夹；下剪切盒包括下盒框，下盒框的圆形中空位置处镶嵌有下盒内夹；上剪切盒和下剪切盒之间相对应的两侧边缘设有直线导轨，上盒内夹和下盒内夹中心的圆形中空位置为岩样安装处，上盒内夹和下盒内夹均由两个半圆环柱组成，上盒内夹和下盒内夹的外柱面均为上大下小的圆台面，上盒内夹和上盒内框以上大下小的圆台面接触，下盒内夹和下盒框以上大下小的圆台面接触，具有使试样与剪切盒紧密嵌合，减少附加弯矩，使试验过程中岩样剪切带的垂直距离不改变的效果。

Description

一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒

技术领域

本实用新型属于岩土力学试验领域，特别是一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒。

背景技术

岩石力学试验是直接采用天然岩石进行试验，是了解岩石力学特性的基本方法，也是岩石力学学科中最重要的、最基础性的内容。通过合理的试验测试，获得可靠的岩石力学参数，为岩石工程设计和工程地质评价提供重要支撑数据，对工程安全性、经挤性影响极为重大。但由于岩石地质体的复杂性，试验装置对试验结果的影响较大，调整和改进试验装置是岩石力学试验的重要方面。

剪切试验是将试样放入剪切盒内，上盒固定，下盒可沿水平方向滑动。首先施加垂直压力，然后对剪切盒的下盒逐级施加水平力，直至试样被剪坏。现阶段，普通的岩石直剪试验，一般采用剪力套（或简易框架）来固定岩石试样，能得到不同正应力下的岩石的剪切应力-剪切位移曲线，并用以分析岩石的剪切峰值强度参数和剪切残余强度参数。因普通剪切盒不能控制岩样剪切带的垂直距离，从而使得分析得到岩石的剪切特性不准确，不能分析剪切带宽度不同时的剪切特性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，普通剪切盒不能控制岩样剪切带的垂直距离，从而使得分析得到岩石的剪切特性不准确，不能分析剪切带宽度不同时的剪切特性，克服现有技术的缺点，提供一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，用以控制立方体或圆柱体岩石试样，使试样与剪切盒紧密嵌合，减少附加弯矩，使试验过程中岩样剪切带的垂直距离不改变，通过试验能够绘制出不同剪切带宽度时剪切应力-剪切应变曲线，从而分析得到不同剪切带宽度时的岩石剪切特性。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，包括：上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒包括中空矩形的上盒外框，上盒外框的矩形中空位置处镶嵌有中空矩形的上盒内框，上盒内框的圆形中空位置处镶嵌有上盒内夹；下剪切盒包括中空矩形的下盒框，下盒框的圆形中空位置处镶嵌有下盒内夹；上剪切盒和下剪切盒之间相对应的两侧边缘处设有滑动装置，滑动装置包括对称安装在下盒框两侧的直线导轨，以及与两条直线导轨分别对应的安装在上盒外框两侧的滑块，滑块与直线导轨的形状相契合，上盒内夹和下盒内夹中心的圆形中空位置为岩样安装处，上盒内夹和下盒内夹均由两个半圆环柱组成，上盒内夹和下盒内夹中心的圆形中空位置为直径相同的圆柱，上盒内夹和下盒内夹的外柱面均为上大下小的圆台面，上盒内夹和上盒内框以上大下小的圆台面接触，下盒内夹和下盒框以上大下小的圆台面接触。

本实用新型进一步限定的技术方案是：上盒外框和上盒内框之间为滑动配合。

进一步的，上盒内夹和下盒内夹的内柱面可根据岩样的形状做为圆柱面和正方形柱面。

进一步的，上盒内夹的外柱面和下盒内夹的外柱面的锥度α均为1.5°-2°。

进一步的，上剪切盒和下剪切盒的材质是硬度大于被测岩样硬度的金属。

进一步的，直线导轨上的滑块数量至少是两个。

进一步的，上盒外框和上盒内框之间为光滑紧密接触。

本实用新型的有益效果是：

岩样与上盒内夹和下盒内夹紧密嵌合，在对岩样进行剪切的过程中，即上剪切盒和下剪切盒做相对运动时，剪切盒减少了对岩样的附加弯矩，使试验过程中岩样剪切带的垂直距离不改变。

通过试验能够绘制出不同剪切带宽度时剪切应力-剪切应变曲线，从而分析得到不同剪切带宽度时的岩石剪切特性。

附图说明

图1为本实用新型的主剖视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的轴测图；

其中，1-上盒内夹，2-上盒内框，3-上盒外框，4-直线导轨，5-下盒框，6-下盒内夹，7-岩样安装处。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，结构如图1-3所示，包括：上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒包括中空矩形的上盒外框3，上盒外框3的矩形中空位置处镶嵌有中空矩形的上盒内框2，上盒内框2的圆形中空位置处镶嵌有上盒内夹1；下剪切盒包括中空矩形的下盒框5，下盒框5的圆形中空位置处镶嵌有下盒内夹6；上剪切盒和下剪切盒之间相对应的两侧边缘处设有滑动装置，滑动装置包括对称安装在下盒框5两侧的直线导轨4，以及与两条直线导轨分别对应的安装在上盒外框3两侧的滑块，滑块与直线导轨4的形状相契合，可以通过直线导轨4的厚度来控制上剪切盒和下剪切盒之间的距离，以调节岩样剪切带的厚度，上盒内夹1和下盒内夹6中心的圆形中空位置为岩样安装处7，上盒内夹1和下盒内夹6均由两个半圆环柱组成，两个半圆环柱可以方便操作人员安装岩样，提高了工作效率，同时，也可以保证剪切试验的顺利进行，上盒内夹1和下盒内夹6中心的圆形中空位置为直径相同的圆柱，上盒内夹1和下盒内夹6的外柱面均为上大下小的圆台面，上盒内夹1和上盒内框2以上大下小的圆台面接触，以确保上盒内夹1和岩样压入上盒内框2后，能固定岩样，剪切时可以保证岩样不松动，下盒内夹6和下盒框5以上大下小的圆台面接触，以确保下盒内夹6和岩样压入下盒框5后，能固定岩样，剪切时可以保证岩样不松动。

具体工作过程为：将岩样安装在岩样安装处7内，然后将带有岩样的上盒内夹1和下盒内夹6分别放入上盒内框2和下盒框5内；将本实用新型放在剪切试验机上，首先对岩样施加垂直压力，然后对下剪切盒逐级施加水平力，使上剪切盒和下剪切盒相对运动，上盒内夹1和下盒内夹6的内表面对岩样进行反向挤压，直至岩样被剪坏，通过试验绘制出不同剪切带宽度时剪切应力-剪切应变曲线，从而分析得到不同剪切带宽度时的岩石剪切特性。

上盒外框3和上盒内框2之间为滑动配合，为光滑紧密接触，可以相对的上下滑动，可以减消岩样受压时上盒外框3传到直线滑轨4上的压力，保护了直线滑轨4，延长了直线滑轨4的使用寿命，同时也保证了剪切试验的正常进行；上盒内夹1和下盒内夹6的内柱面可根据岩样的形状做为圆柱面和正方形柱面，保证了本实用新型可以应用的范围更广，可以适应不同形状的岩样；上盒内夹1的外柱面和下盒内夹6的外柱面的锥度α为1.5°-2°，以确保上盒内夹1和岩样压入上盒内框2后，下盒内夹6和岩样压入下盒框5后，能固定岩样，剪切时可以保证岩样不松动，同时，锥度α为1.5°-2°加工简单，精度可以更容易保证，节约成本的同时，还可以满足试验要求；上盒内夹1和下盒内夹6的材质为硬度大于被测岩样硬度的金属，因为在做剪切试验时，上盒内夹1和下盒内夹6与岩样直接接触，为了保证试验的正常进行，及数据的真实性，上盒内夹1和下盒内夹6的材质为硬度必须大于被测岩样的硬度；直线导轨4上的滑块数量至少是两个，可以使上盒外框3更加平稳的移动，避免出现倾斜，保证了试验效果。

本实施例还提供一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒的使用方法，包括如下具体步骤：

（一）在圆柱体或立方体岩样中心径向对称两侧分别粘贴三向应变花；

（二）将下盒内夹（6）装入下盒框（5）内，将岩样放入下盒内夹（6），调整位置，使应变花位置与导轨方向垂直，并使下盒内夹（6）夹紧岩样下半部分；

（三）将上盒内框（2）装入上盒外框（3），将上盒内夹（1）装入上盒内框（2），固定岩样上半部分，并预留特定宽度剪切带；

（四）将剪切盒置于剪切试验机上，在下剪切盒导轨移动方向放置位移计，监测下剪切盒位移；

（五）对岩样以恒定应力速率施加法向压力；

（六）对下剪切盒以恒定位移速率实施切向加载，使上下剪切盒相对运动，直至岩样被剪坏；

（七）根据应变花记录三向应变数据，计算岩样剪切带剪应变，结合剪切应力时程曲线绘制岩样剪切应力-剪切应变曲线；

（八）通过选用具有不同外柱面锥度α（1.5°-2°）的上盒内夹（1）和下盒内夹（6），来调整标准岩样的剪切带宽度，从而获得不同剪切带宽度的剪切应力-剪切应变曲线， 分析不同剪切带宽度的岩石剪切特性。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，包括：上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒包括中空矩形的上盒外框（3），所述上盒外框（3）的矩形中空位置处镶嵌有中空矩形的上盒内框（2），所述上盒内框（2）的圆形中空位置处镶嵌有上盒内夹（1）；所述下剪切盒包括中空矩形的下盒框（5），所述下盒框（5）的圆形中空位置处镶嵌有下盒内夹（6）；所述上剪切盒和下剪切盒之间相对应的两侧边缘处设有滑动装置，所述滑动装置包括对称安装在下盒框（5）两侧的直线导轨（4），以及与两条直线导轨分别对应的安装在上盒外框（3）两侧的滑块，所述滑块与直线导轨（4）的形状相契合，所述上盒内夹（1）和下盒内夹（6）中心的圆形中空位置为岩样安装处（7），所述上盒内夹（1）和下盒内夹（6）均由两个半圆环柱组成，所述上盒内夹（1）和下盒内夹（6）中心的圆形中空位置为直径相同的圆柱，所述上盒内夹（1）和下盒内夹（6）的外柱面均为上大下小的圆台面，所述上盒内夹（1）和上盒内框（2）以上大下小的圆台面接触，所述下盒内夹（6）和下盒框（5）以上大下小的圆台面接触。

2.根据权利要求1所述的用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，所述上盒外框（3）和上盒内框（2）之间为滑动配合。

3.根据权利要求1所述的用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，所述上盒内夹（1）和下盒内夹（6）的内柱面可根据岩样的形状做为圆柱面和正方形柱面。

4.根据权利要求1所述的用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，所述上盒内夹（1）的外柱面和下盒内夹（6）的外柱面的锥度α均为1.5°-2°。

5.根据权利要求1所述的用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，所述上剪切盒和下剪切盒的材质是硬度大于被测岩样硬度的金属。

6.根据权利要求1所述的用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，所述直线导轨（4）上的滑块数量至少是两个。

7.根据权利要求1所述的用于岩石直剪试验的刚性剪切盒，其特征在于，上盒外框（3）和上盒内框（2）之间为光滑紧密接触。

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