CN211426125U - 结构面剪切试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种结构面剪切试验装置，属于岩土便携式现场快速试验设备领域。该结构面剪切试验装置包括结构面锁定结构、上剪切盒以及下剪切盒。上剪切盒用于嵌入第一夹持盒，下剪切盒用于嵌入第二夹持盒。在进行剪切试验中，下剪切盒始终保持静止，上剪切盒在水平液压装置和垂向液压装置的外力驱动下发生剪切破坏。其中，结构面锁定结构包括第一夹持盒、第二夹持盒以及锁定组件。该结构面剪切试验装置采用了不同于混凝土浇筑养护制作标准试件的构思，相对于混凝土浇筑方法而言，能够缩短试件制取时间，从而缩短剪切试验周期。

Description

结构面剪切试验装置

技术领域

本申请涉及岩土试验设备领域，具体而言，涉及一种结构面剪切试验装置。

背景技术

结构面是岩石抗剪切的薄弱面，结构面的抗剪强度一般很低，外界扰动易造成岩石沿该结构面发生破坏。

目前的现场取样一般是选择新鲜且具有结构面的岩石，经过切割初步形成满足试验尺寸要求的试样。在相关技术中，通常采用混凝土将岩石浇筑于剪切盒内形成标准试件，待混凝土养护结束后，沿结构面方向进行剪切试验。而混凝土养护所需时间较长，从而导致剪切试样的试验周期长。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供了结构面剪切试验装置及结构面剪切试验系统，旨在缩短剪切试样的试验周期。

第一方面，本申请提供一种结构面剪切试验装置，包括

结构面锁定结构，所述结构面锁定结构包括

第一夹持盒，所述第一夹持盒具有第一容纳空间；第二夹持盒，所述第二夹持盒具有第二容纳空间，所述第一夹持盒和所述第二夹持盒之间具有预留缝；锁定组件，所述锁定组件包括第一夹持件、第二夹持件以及定位件，所述第一夹持件具有第一容纳槽，所述第二夹持件具有第二容纳槽，所述第一夹持件锁定于所述第一容纳空间，所述第二夹持件锁定于所述第二容纳空间，所述定位件包括第一定位部以及与所述第一定位部可拆卸连接的第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部形成定位槽，所述第一容纳槽、所述第二容纳槽以及所述定位槽被构造成容纳剪切试样；

上剪切盒，所述上剪切盒具有供所述第一夹持盒进入的第一安装腔，所述上剪切盒具有水平受力端和垂向受力端，所述水平受力端被构造成在水平力的驱动下驱动所述第一夹持盒沿水平方向移动，所述垂向受力端被构造成在垂向力的驱动下驱动所述第一夹持盒沿垂向方向运动；以及

下剪切盒，所述下剪切盒具有供所述第二夹持盒进入的第二安装腔，所述下剪切盒和所述上剪切盒间隔设置。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一夹持盒包括2个可拆卸连接的第一限位件，2个所述第一限位件之间形成所述第一容纳空间。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一夹持盒还包括第一连接件和第一螺母，所述第一限位件开设有2排第一安装孔，所述第一连接件的两端设置有第一螺纹端且所述第一螺纹端容置于所述第一安装孔内并与所述第一螺母螺纹连接以限制所述第一夹持件的运动。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第二夹持盒包括2个可拆卸连接的第二限位件，2个所述第二限位件之间形成所述第二容纳空间，所述第二限位件与所述第一限位件之间间隔设置形成所述预留缝。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第二夹持盒还包括第二连接件和第二螺母，所述第二限位件开设有2排第二安装孔，所述第二连接件的两端设置有第二螺纹端且所述第二螺纹端容置于所述第二安装孔内并与所述第二螺母螺纹连接以限制所述第二夹持件的运动。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第一夹持件包括第一夹持部和第一翼部，所述第一夹持部和所述第一翼部可拆卸连接。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述第一夹持件还包括第一配块，所述第一配块能够与所述第一翼部可拆卸连接，所述第一配块被构造成与剪切试样的表面抵持。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述第一配块和所述第一翼部开设有连通的第一凹槽，所述第一夹持件还包括第一抵持部，所述第一抵持部能够嵌入所述第一凹槽并与剪切试样的表面抵持。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述第二夹持件包括第二夹持部和第二翼部，所述第二夹持部和所述第二翼部可拆卸连接。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述第二夹持件还包括第二配块，所述第二配块能够与所述第二翼部可拆卸连接，所述第二配块被构造成与剪切试样的表面抵持。

结合第一方面的第九种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述第二配块和所述第二翼部开设有连通的第二凹槽，所述第二夹持件还包括第二抵持部，所述第二抵持部能够嵌入所述第二凹槽并与剪切试样的表面抵持。

结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述第二翼部与所述第一翼部沿剪切试样的轴向方向相对设置。

结合第一方面的第十一种可能的实现方式，在第一方面的第十二种可能的实现方式中，所述第一夹持盒和所述第二夹持盒开设有相对设置的滑动槽，所述结构面剪切试验装置还包括滑动部，所述滑动部能够沿所述滑动槽滑动。

第二方面，本申请提供一种结构面剪切试验系统，包括

结构面锁定结构，所述结构面锁定结构包括

第一夹持盒，所述第一夹持盒具有第一容纳空间；第二夹持盒，所述第二夹持盒具有第二容纳空间，所述第一夹持盒和所述第二夹持盒之间具有预留缝；锁定组件，所述锁定组件包括第一夹持件、第二夹持件以及定位件，所述第一夹持件具有第一容纳槽，所述第二夹持件具有第二容纳槽，所述第一夹持件锁定于所述第一容纳空间，所述第二夹持件锁定于所述第二容纳空间，所述定位件包括第一定位部以及与所述第一定位部可拆卸连接的第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部形成定位槽，所述第一容纳槽、所述第二容纳槽以及所述定位槽被构造成容纳剪切试样；

上剪切盒，所述上剪切盒具有供所述第一夹持盒进入的第一安装腔，所述上剪切盒具有水平受力端和垂向受力端，所述水平受力端被构造成在水平力的驱动下驱动所述第一夹持盒沿水平方向移动，所述垂向受力端被构造成在垂向力的驱动下驱动所述第一夹持盒沿垂向方向运动；

下剪切盒，所述下剪切盒具有供所述第二夹持盒进入的第二安装腔，所述下剪切盒和所述上剪切盒间隔设置；

基座，所述基座与所述下剪切盒连接，所述基座设置有第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨设置于所述基座的相对两侧；

滑移机构，所述滑移机构包括第一支撑柱、与所述第一支撑柱相对设置的第二支撑柱、第一滑杆、与所述第一滑杆相对设置的第二滑杆、第一连接板以及与所述第一连接板相对设置的第二连接板，所述第一支撑柱与所述第一导轨滑动连接，所述第二支撑柱与所述第二导轨滑动连接，所述第一滑杆可活动地穿设于所述第一支撑柱且所述第一滑杆的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板连接，所述第二滑杆可活动地穿设于所述第二支撑柱且所述第二滑杆的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板连接；

立架，所述立架与所述基座连接；

水平液压装置，所述水平液压装置安装于所述第一连接板且所述水平液压装置用于与所述水平受力端抵接以向所述水平受力端施加水平作用力；以及

垂向液压装置，所述垂向液压装置安装于所述立架且所述垂向液压装置用于与所述垂向受力端抵接以向所述垂向受力端施加垂向作用力。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述基座开设有限位槽，所述立架可转动的安装于所述限位槽内。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的二种可能的实现方式中，所述立架与所述限位槽之间形成的最大夹角为90°。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述水平液压装置和所述垂向液压装置均为液压千斤顶。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述第一夹持盒包括2个可拆卸连接的第一限位件，2个所述第一限位件之间形成所述第一容纳空间。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述第一夹持盒还包括第一连接件和第一螺母，所述第一限位件开设有2排第一安装孔，所述第一连接件的两端设置有第一螺纹端且所述第一螺纹端容置于所述第一安装孔内并与所述第一螺母螺纹连接以限制所述第一夹持件的运动。

结合第二方面的第五种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述第二夹持盒包括2个可拆卸连接的第二限位件，2个所述第二限位件之间形成所述第二容纳空间，所述第二限位件与所述第一限位件之间间隔设置形成所述预留缝。

结合第二方面的第六种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述第二夹持盒还包括第二连接件和第二螺母，所述第二限位件开设有2排第二安装孔，所述第二连接件的两端设置有第二螺纹端且所述第二螺纹端容置于所述第二安装孔内并与所述第二螺母螺纹连接以限制所述第二夹持件的运动。

结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述第一夹持件包括第一夹持部和第一翼部，所述第一夹持部和所述第一翼部可拆卸连接。

结合第二方面的第八种可能的实现方式，在第二方面的第九种可能的实现方式中，所述第一夹持件还包括第一配块，所述第一配块能够与所述第一翼部可拆卸连接，所述第一配块被构造成与剪切试样的表面抵持。

结合第二方面的第九种可能的实现方式，在第二方面的第十种可能的实现方式中，所述第一配块和所述第一翼部开设有连通的第一凹槽，所述第一夹持件还包括第一抵持部，所述第一抵持部能够嵌入所述第一凹槽并与剪切试样的表面抵持。

结合第二方面的第十种可能的实现方式，在第二方面的第十一种可能的实现方式中，所述第二夹持件包括第二夹持部和第二翼部，所述第二夹持部和所述第二翼部可拆卸连接。

结合第二方面的第十一种可能的实现方式，在第二方面的第十二种可能的实现方式中，所述第二夹持件还包括第二配块，所述第二配块能够与所述第二翼部可拆卸连接，所述第二配块被构造成与剪切试样的表面抵持。

结合第二方面的第十二种可能的实现方式，在第二方面的第十三种可能的实现方式中，所述第二配块和所述第二翼部开设有连通的第二凹槽，所述第二夹持件还包括第二抵持部，所述第二抵持部能够嵌入所述第二凹槽并与剪切试样的表面抵持。

结合第二方面的第十三种可能的实现方式，在第二方面的第十四种可能的实现方式中，所述第二翼部与所述第一翼部沿剪切试样的轴向方向相对设置。

结合第二方面，在第二方面的第十五种可能的实现方式中，所述第一夹持盒和所述第二夹持盒开设有相对设置的滑动槽，所述结构面锁定结构还包括滑动部，所述滑动部能够沿所述滑动槽滑动。

在本申请的有益效果体现在：该结构面剪切试验装置包括结构面锁定结构、上剪切盒以及下剪切盒。其中，结构面锁定结构包括第一夹持盒、第二夹持盒以及锁定组件。上剪切盒用于嵌入第一夹持盒，下剪切盒用于嵌入第二夹持盒。在进行剪切试验中，下剪切盒始终保持静止，上剪切盒在水平液压装置和垂向液压装置的外力驱动下发生剪切破坏。锁定组件包括第一夹持件、第二夹持件以及定位件。在使用时，用定位件将第一段试样和第二段试样连接固定，然后采用第一夹持件固定第一段试样，采用第二夹持件固定第二段试样。在对剪切试样固定后利用第一夹持盒和第二夹持盒分别固定第一夹持件和第二夹持件以限制其移动。该结构面锁定结构采用了不同于混凝土浇筑养护制作标准试件的构思，相对于混凝土浇筑方法而言，能够缩短试件制取时间，从而缩短剪切试验周期。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式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申请的某些实施例，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是本申请实施例提供的结构面剪切试验装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的结构面锁定结构的内部结构示意图；

图3是本申请实施例提供的结构面锁定结构的结构示意图；

图4是图3中的第一夹持盒的结构示意图；

图5是图3中的第二夹持盒的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的锁定组件的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的结构面锁定结构的内部结构示意图；

图8是本申请实施例提供的不同倾角的结构面剪切试样的示意图；

图9是本申请实施例提供的上剪切盒的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的下剪切盒的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的结构面剪切试验系统的第一视角的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的结构面剪切试验系统的第二视角的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的基座与立架的连接示意图。

图标：10-结构面剪切试验装置；20-结构面剪切试验系统；30-水平液压装置；40-垂向液压装置；100-结构面锁定结构；110-第一夹持盒；111-第一容纳空间；113-第一限位件；1131-第一安装孔；115-第一连接件；117-第一螺母；130-第二夹持盒；131-第二容纳空间；133-第二限位件；1331-第二安装孔；135-第二连接件；137-第二螺母；150-锁定组件；151-第一夹持件；1511-第一夹持部；1513-第一翼部；1515-第一配块；1517-第一抵持部；153-第二夹持件；1531-第二夹持部；1533-第二翼部；1535-第二配块；1537-第二抵持部；155-定位件；1551-第一定位部；1553-第二定位部；300-上剪切盒；310-第一安装腔；330-水平受力端；331-第一受力柱；333-避让部；350-垂向受力端；351-第二受力柱；353-受力架；355-活动块；500-下剪切盒；510-第二安装腔；200-基座；210-第一导轨；230-第二导轨；250-限位槽；400-滑移机构；410-第一支撑柱；420-第二支撑柱；430-第一滑杆；440-第二滑杆；450-第一连接板；460-第二连接板；600-立架。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系；可以是电性连接，也可以是电气连接。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

相关技术中，通常采用混凝土将岩石样本浇筑于剪切盒内形成标准试件，待混凝土养护结束后，沿结构面方向进行剪切试验。而混凝土养护所需时间较长（至少为1-2天），从而导致剪切试验周期长。

另外，混凝土浇筑还具有如下缺点：

1.在浇筑过程中水泥中的硅酸三钙与水反应，也即混凝土在浇筑过程的水化反应，导致升温，另外，混凝土需按照一定水灰比配置。温度和含水率的变化均对测量结构面抗剪参数造成不利影响，导致测量结果精度差、可靠性低。

2.在混凝土浇筑过程中，结构面是处于完全暴露的状态，在操作中结构面容易被沾附混凝土，一旦沾附混凝土需要重新更换试样，因此，造成操作繁琐，试件制作成功率低。

为此，本申请提供一种结构面锁定结构，用于进行岩石结构面剪切试验，旨在解决上述技术问题中的一种或者多种。

该结构面锁定结构用于固定剪切试样，剪切试样可以是标准尺寸试样，例如通过钻探钻取岩心，将取得的岩心作为剪切试样。剪切试样也可以是其他尺寸，例如通过对岩石切割形成剪切试样。剪切试样的选择或者制取时应尽量减少对结构面的扰动。下面结合附图予以说明。

图1示出了一种结构面剪切试验装置的结构示意图。请参阅图1，该结构面剪切试验装置10包括结构面锁定结构100（图1中未示出）、上剪切盒300以及下剪切盒500。

图2示例出了一种结构面锁定结构的内部结构示意图，图3示出了结构面锁定结构的结构示意图。请参阅图2和图3，该结构面锁定结构100包括第一夹持盒110、第二夹持盒130以及锁定组件150。

图4示出了第一夹持盒的结构示意图。请参阅图4，第一夹持盒110具有第一容纳空间111。

在一些具体的实施例中，第一夹持盒110包括2个可拆卸连接的第一限位件113，2个第一限位件113之间形成第一容纳空间111。在具体设置时，第一限位件113可以为矩形钢板，2个矩形钢板相对设置形成第一容纳空间111。

2个矩形钢板之间可拆卸连接。例如，第一夹持盒110还包括第一连接件115和第一螺母117，第一限位件113开设有2排第一安装孔1131，第一连接件115的两端设置有第一螺纹端且第一螺纹端容置于第一安装孔1131内并与第一螺母117螺纹连接。在该实施例中，2个第一限位件113通过第一连接件115以及第一螺母117的配合连接在一起。在其他的实施例中，第一连接件115的一端也可以与其中一个第一限位件113固定连接（例如焊接），第一连接件115的另一端与第一螺母117螺纹连接从而将第一连接件115与另一个第一限位件113连接起来。

在其他一些具体的实施中，每排第一安装孔1131设置有6个，在夹持锁定组件150时，可以根据剪切试样的长度和倾斜角度选择合适的第一安装孔1131将2个第一限位件113连接，其中，倾斜角度与结构面的倾角有关。例如，当剪切试样的长度较长时，可以选择靠近外侧的两列第一安装孔1131，当剪切试样的长度较短时，可以选择靠近内侧的两列第一安装孔1131，当然剪切试样的具体安装位置还需要结合结构面的倾角才能确定。

图5示出了第二夹持盒的结构示意图。请参阅图5，第二夹持盒130具有第二容纳空间131。

在一些具体的实施例中，第二夹持盒130包括2个可拆卸连接的第二限位件133，2个第二限位件133之间形成第二容纳空间131。例如，第二限位件133为矩形钢板，2个矩形钢板相对设置形成第二容纳空间131。

2个矩形钢板之间可拆卸连接。例如，第二夹持盒130还包括第二连接件135和第二螺母137，第二限位件133开设有2排第二安装孔1331，第二连接件135的两端设置有第二螺纹端且第二螺纹端容置于第二安装孔1331内并与第二螺母137螺纹连接。在该实施例中，2个第二限位件133通过第二连接件135以及第二螺母137的配合连接在一起。在其他的实施例中，第二连接件135的一端也可以与其中一个第二限位件133固定连接（例如焊接），第二连接件135的另一端与第二螺母137螺纹连接从而将第二连接件135与另一个第二限位件133连接起来。

在其他一些具体的实施中，每排第二安装孔1331设置有6个，在夹持锁定组件150时，可以根据剪切试样的长度和倾斜角度选择合适的第二安装孔1331将2个第二限位件133连接。第二夹持盒130和第一夹持盒110的结构以及产生的技术效果基本相同，在此不予赘述。

在此，需要说明的是，第一夹持盒110和第二夹持盒130上下间隔设置，也就是第一夹持盒110和第二夹持盒130之间具有间隙，形成预留缝。

在本申请中，第一夹持盒110和第二夹持盒130作用是夹持并限制锁定组件150的滑动，也就是说，利用第一夹持盒110和第二夹持盒130与锁定组件150之间的摩擦力限制锁定组件150滑动。

图6示出了一种锁定组件的结构示意图。请参阅图6，该锁定组件150包括第一夹持件151、第二夹持件153以及定位件155。

其中，第一夹持件151具有第一容纳槽，第二夹持件153具有第二容纳槽，第一夹持件151锁定于第一容纳空间111，第二夹持件153锁定于第二容纳空间131。如前面，可拆卸连接的2个第一限位件113将第一夹持件151限制在第一容纳空间111内，且第一限位件113与第一夹持件151无相对位移。可拆卸连接的2个第二限位件133将第二夹持件153限制在第二容纳空间131内，且第二限位件133与第二夹持件153无相对位移。

在具体设置时，第一夹持件151包括第一夹持部1511和第一翼部1513，第一夹持部1511和第一翼部1513可拆卸连接。例如，第一翼部1513和第一夹持部1511之间通过螺钉连接，第一翼部1513和第一夹持部1511也可以卡扣连接。当第一夹持部1511和第一翼部1513处于连接状态时，第一夹持部1511和第一翼部1513形成有第一容纳槽。

在本申请中，第二夹持件153包括第二夹持部1531和第二翼部1533，第二夹持部1531和第二翼部1533可拆卸连接。第二夹持件153和第一夹持件151的结构以及产生的技术效果基本相同，为简要描述，在此不予赘述。

定位件155包括第一定位部1551以及与第一定位部1551可拆卸连接的第二定位部1553，第一定位部1551和第二定位部1553形成定位槽，第一容纳槽、第二容纳槽以及定位槽被构造成容纳剪切试样。在具体设置时，第一定位部1551和第二定位部1553可以通过螺钉连接。另外，定位件155需要在进行剪切试验前拆除，请参见图7。定位件155的作用在于将具有结构面的剪切试样预先固定在一起，然后在对剪切试样的两端固定。预先将剪切试样固定在一起的技术效果在于：能够避免在剪切试样安装固定的过程中，剪切试样沿结构面发生移动而导致结构面的粗糙度变化，进而导致试验结果不准确。

为了便于理解本申请的技术方案，在此，申请人对结构面剪切试验予以简述。

由于剪切试样具有结构面，因此，剪切试样相当于沿结构面分成两部分（以下称为第一段试样和第二段试样）。请参阅图8，图8示出了不同倾角的结构面剪切试样的示意图。

在进行剪切试验前，利用定位件155将第一段试样和第二段试样连接，也就是通过定位件155包裹结构面附近的剪切试样，将第一段试样和第二段试样连接成整体，使第一段试样和第二段试样不会相对错位。

将第一段试样固定在第一夹持件151内，第二段试样固定在第二夹持件153内，在固定时应将结构面所在位置调整到第一夹持盒110和第二夹持盒130之间的预留缝内，并且使结构面所在平面与水平面平行。

利用第一夹持盒110和第二夹持盒130分别将第一夹持件151和第二夹持件153夹持，然后拆除定位件155。

在此，申请人认为有必要对定位件155的拆除时机予以说明，定位件155可以在以下任意一步骤拆除：

1.第一夹持件151和第二夹持件153被第一夹持盒110和第二夹持盒130夹持前：

在第一段试样容纳于第一容纳槽内、第二段试样容纳于第二容纳槽内且第一夹持件和第二夹持件位置和角度确定后即可拆除。

2.第一夹持件151和第二夹持件153被锁定后：通过预留缝将定位件155拆除即可。例如采用螺丝刀将连接第一定位部1551和第二定位部1553的螺钉拆除，使第一定位部1551和第二定位部1553脱离剪切试样。

需要说明的是，在条件允许的情况下，定位件155的拆除尽量在所有安装工作完成后拆除，这样对剪切试样的影响较小。

前面已经提到，剪切试样的长短不一，固定长度的第一夹持件151并不适合多种长度的剪切试样。为此，在一种具体的实施方案中，第一夹持件151还包括第一配块1515，第一配块1515能够与第一翼部1513可拆卸连接，第一配块1515被构造成与剪切试样的表面抵持。

在本申请中，第一配块1515与第一翼部1513可拆卸连接，相当于延伸了第一翼部1513的长度，使得第一翼部1513能够更大面积的支撑剪切试样，可以更好的避免剪切试样在剪切试验过程中受力时的形变对试验结果的影响，能够提高试验结果的精度。例如，当剪切试样的长度较长时，而第一夹持部1511和第一翼部1513能够包裹的剪切试样的长度较短时，在试验过程中，剪切试样并不会按照沿着结构面的发育方向发生剪切破坏，而是与结构面存在小角度的偏移，从而导致试验精度低，甚至试验结果不可靠。而通过增加合理的第一配块1515数量，可以使得剪切试样按照结构面的发育方向发生剪切破坏。

同样地，第二夹持件153也可以包括第二配块1535，第二配块1535能够与第二翼部1533可拆卸连接，第二配块1535被构造成与剪切试样的表面抵持。第二配块1535与第一配块1515结构以及产生的技术效果基本相同，为简要描述，在此不予赘述。

在具体设置时，第二翼部1533与第一翼部1513沿剪切试样的轴向方向相对设置。此时，第二配块1535与第一配块1515也沿剪切试样的轴向方向相对设置，例如第一配块1515设置于第一段试样的上表面，第二配块1535设置于第二段试样的下表面，在试验过程中，第一段试样受到第一配块1515的支撑力，第二段试样也受到第二配块1535的支撑力，从而限制了在外力作用下第一段试样和第二段试样运动轨迹，使得即使剪切试样长度较长的情况下也会沿着结构面的方向发生剪切破坏。

在其他一些具体的实施例中，第一翼部1513和第一配块1515开设有连通的第一凹槽。第一夹持件151还包括第一抵持部1517，第一抵持部1517能够嵌入第一凹槽并与剪切试样的表面抵持。

在具体设置时，定位件155也开设有第一凹槽，第一抵持部1517也能够嵌入到定位件155的第一凹槽内。

在本申请中，第一抵持部1517的作用与第一配块1515的作用均是将剪切试样的剪切破坏限制在结构面上。第一抵持部1517相对于第一配块1515而言还具有以下优点：

1.第一抵持部1517相对于第一配块1515而言，占用空间更小，更适合在狭小的第一容纳空间111内，结构更加紧凑。

2.第一抵持部1517的一端可以嵌入到定位件155内，从而使得定位件155与第一夹持件151形成整体，能更稳定、更精准地固定第一段试样，提高试验结果的精度。

需要说明的是，第一抵持部1517不能跨越剪切试样的结构面（为便于展示，在图5中，第一抵持部1517为跨越剪切试验的结构面的情形），否则剪切试样的剪切破坏受到第一抵持部1517的干扰，从而导致试验失败。

在其他一些具体的实施例中，第二翼部1533和第二配块1535开设有连通的第二凹槽。第二夹持件153还包括第二抵持部1537，第二抵持部1537能够嵌入第二凹槽并与剪切试样的表面抵持。在本申请中，第二抵持部1537与第一抵持部1517的结构以及产生的技术效果基本相同，为简要描述，在此不予赘述。

第二翼部1533和第二配块1535开设有连通的第二凹槽，第二夹持件153还包括第二抵持部1537，第二抵持部1537能够嵌入第二凹槽并与剪切试样的表面抵持。

在具体设置时，定位件155也开设有第二凹槽，第二抵持部1537也能够嵌入到定位件155的第一凹槽内。

在本申请中，第一夹持盒110和第二夹持盒130之间之所以能够形成预留缝的原因在于，剪切试样能够为第一夹持盒110提供支撑，使得第一夹持盒110悬于第二夹持盒130之上。

为了避免在安装过程中第一夹持盒110的自重对结构面造成破坏，在第一夹持盒110和第二夹持盒130开设有相对设置的滑动槽，结构面锁定结构100还包括滑动部（图中未示出），滑动部能够沿滑动槽滑动。在安装时，由滑动部支撑第一夹持盒110，在进行剪切试验测试时，沿滑动槽滑动滑动部，使得滑动部脱离第一夹持盒110和第二夹持盒130。在具体设置时，滑动部可以为钢珠，钢珠是一种刚性材料，不易变形，能够起到很好的支撑效果。

在具体设置时，剪切试样可以为岩心，岩心呈长柱状，形状规则，直径统一，便于安装进行剪切试验。

图9示出了一种上剪切盒的结构示意图。请参阅图9，上剪切盒300具有供第一夹持盒110进入的第一安装腔310，上剪切盒300具有水平受力端330和垂向受力端350，水平受力端330被构造成在水平力的驱动下驱动第一夹持盒110沿水平方向移动，垂向受力端350被构造成在垂向力的驱动下驱动第一夹持盒110沿垂向方向运动。例如，在图7中，水平受力端330设置于上剪切盒300的左侧，垂向受力端350设置于上剪切盒300的顶部。在本申请中，水平受力端330和垂向受力端350均是用于传递作用力。

在具体设置时，水平受力端330包括第一受力柱331和避让部333。避让部333的一侧与上剪切盒300连接（例如焊接），避让部333的另一侧与第一受力柱331连接。上剪切盒300受到水平作用力时，避让部333能够沿水平方向移动预设距离且能够避让下剪切盒500。也就是说，避让部333能够在水平方向移动预设距离且并不会导致水平受力端330与下剪切盒500相抵触。在具体设置时，预设距离一般在2~5厘米。例如，在图7中，避让部333为L型钢块。

在具体设置时，垂向受力端350包括第二受力柱351和受力架353。其中，受力架353与第一夹持盒110抵接，也就是说，受力架353能够将垂向力传递给第一夹持盒110。例如，受力架353包括工型钢，工型钢与第一限位件113的边缘抵接以用于垂向力传递。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，可以根据需要设计水平受力端330和垂向受力端350的具体结构。

发明人发现，在剪切试样的安装过程中，第一限位件113和第二限位件133并未严格对齐，导致第一夹持盒110和第二夹持盒130也不能严格对齐。而第一夹持盒110必须嵌入上剪切盒300内，第二夹持盒130也必须嵌入下剪切盒500内。因此，每次剪切试验中上剪切盒300和下剪切盒500在水平方向上可能存在不同的偏移距离。例如，在第一次剪切试验中，上剪切盒300与下剪切盒500的边界刚好对齐。第二次剪切试验中，上剪切盒300相对于第一次剪切试验而言，向右偏移。这种情况导致施加垂向力的设备的位置需要不断调整，以便更好地与垂向受力端接触。

为此，本发明人在第二受力柱351和受力架353之间设置活动块355，活动块355能够沿受力架353滑动且活动块355能够支撑第二受力柱351。如此，可以通过移动活动块355使得第二受力柱351与施加垂向力的设备有较好的接触。

图10示出了一种下剪切盒的结构示意图。请参阅图10，下剪切盒500具有供第二夹持盒130进入的第二安装腔510，下剪切盒500和上剪切盒300间隔设置。可以理解，第二安装腔510得具体尺寸需要根据第二夹持盒130的尺寸确定，当第二夹持盒130进入第二安装腔510其顶部与下剪切盒保持基本齐平即可。

图11示出了结构面剪切试验系统的第一视角的结构示意图，图12示出了结构面剪切试验系统的第二视角的结构示意图。请参阅图11和图12，本申请另提供一种结构面剪切试验系统20，包括结构面剪切试验装置10、基座200、滑移机构400、立架600、水平液压装置30以及垂向液压装置40。

结构面剪切试验装置10的具体结构在前述内容中已经提及，故在此不予赘述。

在一些具体的实施方案中，基座200与下剪切盒500连接，基座200设置有第一导轨210和第二导轨230，第一导轨210和第二导轨230设置于基座200的相对两侧。例如，基座200可以为矩形钢块、菱形钢块或者圆形刚块。基座200可以固定于室内的地板或者锚固于操作平台。当然，该结构面剪切试验装置10也可以携带于户外，进行现场剪切试验。例如，当从钻孔内取出岩心即可开展剪切试验，可以避免长途运输过程中的结构面磨损。

滑移机构400包括第一支撑柱410、与第一支撑柱410相对设置的第二支撑柱420、第一滑杆430、与第一滑杆430相对设置的第二滑杆440、第一连接板450以及与第一连接板450相对设置的第二连接板460。

在具体设置时，第一滑杆430可活动地穿设于第一支撑柱410且第一滑杆430的两端分别与第一连接板450和第二连接板460连接，第二滑杆440可活动地穿设于第二支撑柱420且第二滑杆440的两端分别与第一连接板450和第二连接板460连接。

第一支撑柱410与第一导轨210滑动连接，第二支撑柱420与第二导轨230滑动连接。

在本申请中，第一支撑柱410和第二支撑柱420用于支撑第一连接板450和第二连接板460，且第一支撑柱410和第二支撑柱420能够通过滑动对位置进行调整。在具体设置时，第一支撑柱410和第二支撑柱420均设置有2个。

立架600与基座200连接。在具体设置时，立架600可以与基座200一体成型，立架600也可以与基座200焊接、螺纹连接。

在具体设置时，水平液压装置30安装于第一连接板450且水平液压装置30用于与水平受力端330抵接以向水平受力端330施加水平作用力。在具体设置时，水平液压装置30可以是液压千斤顶，例如水平加载双作用油缸。水平液压装置30可以与第一连接板450可拆卸连接，例如，水平液压装置30与第一连接板450通过螺栓连接。水平液压装置30也可以与第一连接板450焊接。

在向剪切试样施加水平作用力时，通过移动第一滑杆430和第二滑杆440使得第二连接板460与下剪切盒500抵接。然后调节水平液压装置30使水平液压装置30与水平受力端330接触。在使用时，可以在水平受力端330安装水平荷载传感器。当水平荷载传感器的受力变化时即可以开始记录。

在具体设置时，垂向液压装置40安装于立架600且垂向液压装置40用于与垂向受力端350抵接以向垂向受力端350施加垂向作用力。在具体设置时，垂向液压装置40可以是液压千斤顶，例如轴向加载双作用油缸。垂向液压装置40可以与立架600可拆卸连接，例如，垂向液压装置40与立架600通过螺栓连接。垂向液压装置40也可以与立架600焊接。

图13示出了一种基座与立架的连接示意图。请参阅图13，在其他一些具体的实施例中，基座200开设有限位槽250，立架600可转动的安装于限位槽250内。在具体设置时，立架600与限位槽250之间形成的最大夹角为90°。在该实施例中，立架600与限位槽250之间的夹角可调整范围在0~90°。当处于最大夹角90°时就可以施加垂向力。当需要拆除上剪切盒300时，可以将立架600放下，例如转动立架600，使立架600置于限位槽250内。由于此时立架600的位置改变，可以轻易拆除上剪切盒300。可以理解，也可以轻易安装上剪切盒300。因此，由于立架600与基座200可转动连接，便于设备的拆卸和安装。

在本申请中，该结构面剪切试验装置10包括结构面锁定结构100、上剪切盒300以及下剪切盒500。其中，结构面锁定结构100包括第一夹持盒110、第二夹持盒130以及锁定组件150。上剪切盒300用于嵌入第一夹持盒110，下剪切盒500用于嵌入第二夹持盒130。在进行剪切试验中，下剪切盒500始终保持静止，上剪切盒300在水平液压装置30和垂向液压装置40的外力驱动下发生剪切破坏。锁定组件150包括第一夹持件151、第二夹持件153以及定位件155。在使用时，用定位件155将第一段试样和第二段试样连接固定，然后采用第一夹持件151固定第一段试样，采用第二夹持件153固定第二段试样。在对剪切试样固定后利用第一夹持盒110和第二夹持盒130分别固定第一夹持件151和第二夹持件153以限制其移动。该结构面锁定结构100采用了不同于混凝土浇筑养护制作标准试件的构思，相对于混凝土浇筑方法而言，能够缩短试件制备时间，从而缩短剪切试验周期，便于现场测试。

此外，第一夹持盒110、第二夹持盒130以及锁定组件150的配合使用，能够夹持具有不同倾角的结构面剪切试样，从而使得该结构面剪切试验系统20能够适用于不同倾角的结构面剪切试样。

以上仅为本申请的优选实施方式而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结构面剪切试验装置，其特征在于，包括

结构面锁定结构，所述结构面锁定结构包括

第一夹持盒，所述第一夹持盒具有第一容纳空间；

第二夹持盒，所述第二夹持盒具有第二容纳空间，所述第一夹持盒和所述第二夹持盒之间具有预留缝；

锁定组件，所述锁定组件包括第一夹持件、第二夹持件以及定位件，所述第一夹持件具有第一容纳槽，所述第二夹持件具有第二容纳槽，所述第一夹持件锁定于所述第一容纳空间，所述第二夹持件锁定于所述第二容纳空间，所述定位件包括第一定位部以及与所述第一定位部可拆卸连接的第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部形成定位槽，所述第一容纳槽、所述第二容纳槽以及所述定位槽被构造成容纳剪切试样；

上剪切盒，所述上剪切盒具有供所述第一夹持盒进入的第一安装腔，所述上剪切盒具有水平受力端和垂向受力端，所述水平受力端被构造成在水平力的驱动下驱动所述第一夹持盒沿水平方向移动，所述垂向受力端被构造成在垂向力的驱动下驱动所述第一夹持盒沿垂向方向运动；以及

下剪切盒，所述下剪切盒具有供所述第二夹持盒进入的第二安装腔，所述下剪切盒和所述上剪切盒间隔设置。

2.根据权利要求1所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第一夹持盒包括2个可拆卸连接的第一限位件，2个所述第一限位件之间形成所述第一容纳空间。

3.根据权利要求2所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第一夹持盒还包括第一连接件和第一螺母，所述第一限位件开设有2排第一安装孔，所述第一连接件的两端设置有第一螺纹端且所述第一螺纹端容置于所述第一安装孔内并与所述第一螺母螺纹连接以限制所述第一夹持件的运动。

4.根据权利要求2所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第二夹持盒包括2个可拆卸连接的第二限位件，2个所述第二限位件之间形成所述第二容纳空间，所述第二限位件与所述第一限位件之间间隔设置形成所述预留缝。

5.根据权利要求4所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第二夹持盒还包括第二连接件和第二螺母，所述第二限位件开设有2排第二安装孔，所述第二连接件的两端设置有第二螺纹端且所述第二螺纹端容置于所述第二安装孔内并与所述第二螺母螺纹连接以限制所述第二夹持件的运动。

6.根据权利要求1所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第一夹持件包括第一夹持部和第一翼部，所述第一夹持部和所述第一翼部可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第一夹持件还包括第一配块，所述第一配块能够与所述第一翼部可拆卸连接，所述第一配块被构造成与剪切试样的表面抵持。

8.根据权利要求7所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第一配块和所述第一翼部开设有连通的第一凹槽，所述第一夹持件还包括第一抵持部，所述第一抵持部能够嵌入所述第一凹槽并与剪切试样的表面抵持。

9.根据权利要求8所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第二夹持件包括第二夹持部和第二翼部，所述第二夹持部和所述第二翼部可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的结构面剪切试验装置，其特征在于，所述第二夹持件还包括第二配块，所述第二配块能够与所述第二翼部可拆卸连接，所述第二配块被构造成与剪切试样的表面抵持。

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