CN217385055U - 一种岩体结构面的力学性能实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩体结构面的力学性能实验装置，涉及岩体力学实验设备技术领域，解决现有直剪仪仅局限于岩体的压剪试验的技术问题，包括结构受力架，所述结构受力架的底部设置有底板，顶部设置有压力侧挡板，前、后两侧分别设置有扭矩侧挡板，左侧设置有剪力侧挡板，右侧设置有位移计固定挡板，所述扭矩侧挡板的内侧设置有扭矩发生装置，剪力侧挡板的内侧设置有剪力发生装置，位移计固定挡板的内侧设置有位移计，压力侧挡板的下表面设置有法向压力发生装置，结构受力架内放置有岩体试样容纳盒，岩体试样容纳盒位于位移计固定挡板的这端设置有下部岩体试样容纳盒固定件；本实用新型可以完成多种试验，并准确地获得相应试验结果。

Description

一种岩体结构面的力学性能实验装置

技术领域

本实用新型涉及岩体力学实验设备技术领域，更具体的是涉及一种岩体结构面的力学性能实验装置技术领域。

背景技术

层状结构是工程岩体中常见的岩体结构类型，其主要结构形状为层状、板状、透镜体；岩体的破坏形式常为层间错动，及沿着层状结构面的剪切破坏；因此，此类岩体的破坏往往不是取决于岩石本身的强度，而是取决于结构面的强度，在针对此类岩体的地质工程分析时，需要更加关注结构面的力学参数。

力学参数往往是通过进行物理实验来进行分析，常见的结构面力学性能分析方法是岩体的直剪试验，传统的直剪试验室通过传压板对岩体施以一定的垂直压力，然后对岩体施加水平推力，使试样沿上下盒水平接触面即结构面发生剪切位移直至破坏，可见，目前的直剪仪仍局限于岩体的压剪试验，然而实际工程中的岩体的受力状态是非常复杂的，它不仅受到压力、剪力的作用，有时还会扭矩的作用，因此，现有的直剪仪并不能完全满足结构面力学实验测试的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有直剪仪仍局限于岩体的压剪试验，不能完全满足结构面力学实验测试的技术问题，本实用新型提供一种岩体结构面的力学性能实验装置，其结构简单，设计合理，制作便捷，组装方便。

本实用新型采用的技术方案如下：一种岩体结构面的力学性能实验装置，包括结构受力架、扭矩侧挡板、剪力侧挡板、压力侧挡板、位移计固定挡板、底板，所述结构受力架的底部与底板连接，结构受力架的顶部与压力侧挡板连接，结构受力架的前、后两侧分别与扭矩侧挡板连接，结构受力架的左侧与剪力侧挡板连接，结构受力架的右侧与位移计固定挡板连接，所述扭矩侧挡板的内侧设置有扭矩发生装置，所述剪力侧挡板的内侧设置有剪力发生装置，所述位移计固定挡板的内侧设置有位移计，所述压力侧挡板的下表面设置有法向压力发生装置，所述结构受力架内放置有下部岩体试样容纳盒和上部岩体试样容纳盒，所述下部岩体试样容纳盒位于位移计固定挡板的这端设置有下部岩体试样容纳盒固定件；本实用新型的四周挡板尺寸和形状可以根据试验条件来进行调整，保证试验完成的可行性。

所述扭矩发生装置包括内侧纵向设置在扭矩侧挡板两侧的扭矩千斤顶滑槽固定板，两根所述扭矩千斤顶滑槽固定板螺栓连接有扭矩千斤顶滑槽，该扭矩千斤顶滑槽内设置有扭矩千斤顶固定滑块，该扭矩千斤顶固定滑块上安装有扭矩千斤顶，两侧扭矩千斤顶可通过扭矩千斤顶固定滑块沿扭矩千斤顶滑槽水平滑动，扭矩千斤顶滑槽可通过扭矩千斤顶滑槽固定板竖向滑动，调节扭矩加载点的位置，进而调整扭矩大小，两侧扭矩千斤顶所施加的荷载大小应该保持一致。

所述剪力发生装置包括纵向设置在剪力侧挡板内侧中部的剪力千斤顶滑槽，该剪力千斤顶滑槽内设置有剪力千斤顶固定滑块，该剪力千斤顶固定滑块上安装有剪力千斤顶，剪力千斤顶可通过剪力千斤顶固定滑块沿剪力千斤顶滑槽竖向滑动，调节剪力加载点的位置。

所述压力侧挡板为横、纵向钢板组合成的“工”字型钢板，压力发生装置通过螺栓固定在纵向钢板，横向钢板与结构受力架连接，压力发生装置为压力千斤顶，上部岩体试样容纳盒的表面中心应与压力千斤顶位于同一直线内，保证压力千斤顶产生轴向法向压力。

所述上部岩体试样容纳盒与下部岩体试样容纳盒的底部形状尺寸一致，所测试岩体试块上下表面尺寸应与试样容纳盒内部底面尺寸一致，试块高度不能小于试样容纳盒高度。

所述位移计的一端与位移计固定挡板连接，位移计的另一端与上部岩体试样容纳盒触接，位移计应与上部岩体试样容纳盒紧密接触，下部岩体试样容纳盒与下部岩体试样容纳盒固定件、位移计固定挡板连接后，在外力的作用下不能产生位移。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过调整千斤顶的作用点位置，对应不同尺寸试样时荷载的作用形心，完成多试样的结构面力学性能测试；

本实用新型具备压力、剪力、扭矩作用发生装置，可更好地模拟岩体的真实状态。

总之，本实用新型可以进行层状岩体的结构面剪压作用、剪压扭作用下的力学性能测试，其可以采用不同的组合形式完成多种实验，减少资源浪费，并获得较好的实验效果。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型拆除位移计固定挡板结构示意图；

图2是本实用新型拆除扭矩侧挡板结构示意图；

图3是本实用新型主视结构示意图；、

图4是本实用新型左视结构示意图；

图5是本实用新型边扭矩发生装置连接结构示意图；

图6是本实用新型剪力发生装置连接结构示意图；

图7是本实用新型法向压力发生装置连接结构示意图；

图8是本实用新型试样安装结构示意图；

图中标记为：1-结构受力架，2-扭矩侧挡板，3-剪力侧挡板，4-压力侧挡板，5-位移计固定挡板，6-底板，7-压力千斤顶，8-剪力千斤顶，9-剪力千斤顶固定滑块，10-剪力千斤顶滑槽，11-扭矩千斤顶，12-扭矩千斤顶固定滑块，13-扭矩千斤顶滑槽，14-扭矩千斤顶滑槽固定板，15-上部岩体试样容纳盒，16-位移计，17-下部岩体试样容纳盒，18-下部岩体试样容纳盒固定件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-8所示，本实施例提供一种岩体结构面的力学性能实验装置，包括结构受力架1、扭矩侧挡板2、剪力侧挡板3、压力侧挡板4、位移计固定挡板5、底板6，所述结构受力架1的底部与底板6连接，结构受力架1的顶部与压力侧挡板4连接，结构受力架1的前、后两侧分别与扭矩侧挡板2连接，结构受力架1的左侧与剪力侧挡板3连接，结构受力架1的右侧与位移计固定挡板5连接，所述扭矩侧挡板2的内侧设置有扭矩发生装置，所述剪力侧挡板3的内侧设置有剪力发生装置，所述位移计固定挡板5的内侧设置有位移计16，所述压力侧挡板4的下表面设置有法向压力发生装置，所述结构受力架1内放置有下部岩体试样容纳盒17和上部岩体试样容纳盒15，所述下部岩体试样容纳盒17位于位移计固定挡板5的这端设置有下部岩体试样容纳盒固定件18；本实用新型的四周挡板尺寸和形状可以根据试验条件来进行调整，保证试验完成的可行性。

实施例2

在实施例1的基础上，所述扭矩发生装置包括内侧纵向设置在扭矩侧挡板2两侧的扭矩千斤顶滑槽固定板14，两根所述扭矩千斤顶滑槽固定板14螺栓连接有扭矩千斤顶滑槽13，该扭矩千斤顶滑槽13内设置有扭矩千斤顶固定滑块12，该扭矩千斤顶固定滑块12上安装有扭矩千斤顶11，两侧扭矩千斤顶11可通过扭矩千斤顶固定滑块12沿扭矩千斤顶滑槽13水平滑动，扭矩千斤顶滑槽13可通过扭矩千斤顶滑槽固定板14竖向滑动，调节扭矩加载点的位置，进而调整扭矩大小，两侧扭矩千斤顶11所施加的荷载大小应该保持一致。

实施例3

在实施例1的基础上，所述剪力发生装置包括纵向设置在剪力侧挡板3内侧中部的剪力千斤顶滑槽10，该剪力千斤顶滑槽10内设置有剪力千斤顶固定滑块9，该剪力千斤顶固定滑块9上安装有剪力千斤顶8，剪力千斤顶8可通过剪力千斤顶固定滑块9沿剪力千斤顶滑槽10竖向滑动，调节剪力加载点的位置。

实施例4

在实施例1的基础上，所述压力侧挡板4为横、纵向钢板组合成的“工”字型钢板，压力发生装置通过螺栓固定在纵向钢板，横向钢板与结构受力架1连接，压力发生装置为压力千斤顶7，上部岩体试样容纳盒15的表面中心应与压力千斤顶7位于同一直线内，保证压力千斤顶7产生轴向法向压力。

实施例5

在实施例1的基础上，所述上部岩体试样容纳盒15与下部岩体试样容纳盒17的底部形状尺寸一致，所测试岩体试块上下表面尺寸应与试样容纳盒内部底面尺寸一致，试块高度不能小于试样容纳盒高度。

实施例6

在实施例1的基础上，所述位移计16的一端与位移计固定挡板5连接，位移计16的另一端与上部岩体试样容纳盒15触接，位移计16应与上部岩体试样容纳盒15紧密接触，下部岩体试样容纳盒17与下部岩体试样容纳盒固定件18、位移计固定挡板5连接后，在外力的作用下不能产生位移。

本实用新型的工作原理为：本实用新型的扭矩侧挡板2、剪力侧挡板3、压力侧挡板4、位移计固定挡板5、底板6通过板侧螺母与结构受力架1相连，通过调整螺母在结构受力架1的位置，可以调节各侧挡板的位置，适应不同尺寸的岩体试验；压力侧挡板4由纵向钢板和横向钢板组合构成，其中压力千斤顶7通过螺栓固定在纵向钢板，横向钢板与结构受力架1连接；剪力千斤顶8通过螺栓固定在剪力千斤顶固定滑块9上，通过放松螺母可使剪力千斤顶8随剪力千斤顶固定滑块9沿剪力千斤顶滑槽10纵向滑动并调整剪力加载点位置；扭矩千斤顶11通过螺栓固定在扭矩千斤顶固定滑块12上，通过放松螺母可使扭矩千斤顶11随扭矩千斤顶固定滑块12沿扭矩千斤顶滑槽13水平滑动，使扭矩千斤顶滑槽13沿扭矩千斤顶滑槽固定板14竖向滑动，调整扭矩的大小；位移计16与上部岩体试样容纳盒15接触，与位移计固定挡板5焊接；下部岩体试样容纳盒17与上部岩体试样容纳盒15表面接触，与下部岩体试样容纳盒固定件18焊接，下部岩体试样容纳盒固定件18与位移计固定挡板5接触。

应用例1压剪试验

将带有结构面的岩体试样放置于下部岩体试样容纳盒17内，并覆盖上部岩体试样容纳盒15，将岩体试样容纳盒放置于设备内部，保证岩体试样容纳盒的表面中心与上方压力千斤顶7对齐，放松螺母调整位移计固定挡板5位置，使其与下部岩体试样容纳盒固定件18接触；安装位移计16，使位移计16指针与上部岩体试样容纳盒15接触，放松螺母调整剪力千斤顶固定滑块9位置，使剪力千斤顶8的作用点位于上部岩体试样容纳盒15的侧面中心，旋紧螺母，调整压力千斤顶7和剪力千斤顶8的加压杆高度，使加压杆与上部岩体试样容纳盒15接触，压力千斤顶7对上部岩体试样容纳盒15施加压力达到规定数值，将位移计16数据清零，慢慢增加剪力千斤顶8的荷载值，直至位移计16产生新的数据，停止加载，记录剪力千斤顶8的数据，调整压力千斤顶7产生不同的法相压力，测算不同压力值下，结构面所能承受的最大剪力值，实验结束后拆除仪表，安放设备。

应用例2压剪扭试验

将带有结构面的岩体试样放置于下部岩体试样容纳盒17内，并覆盖上部岩体试样容纳盒15，将岩体试样容纳盒放置于设备内部，保证岩体试样容纳盒的表面中心与上方压力千斤顶7对齐，放松螺母调整位移计固定挡板5位置，使其与下部岩体试样容纳盒固定件18接触，安装位移计16，使位移计16指针与上部岩体试样容纳盒15接触，放松螺母调整剪力千斤顶固定滑块9位置，使剪力千斤顶8的作用点位于上部岩体试样容纳盒15的侧面中心，旋紧螺母，放松螺母，调整两侧扭矩千斤顶固定滑块12以及扭矩千斤顶滑槽13的位置，旋紧螺母；调整压力千斤顶7、剪力千斤顶8、扭矩千斤顶11的加压杆高度，使加压杆与岩体试样容纳盒接触，压力千斤顶7对上部岩体试样容纳盒15施加压力达到规定数值，调整并使两侧扭矩千斤顶11的荷载值相等，计算并记录扭矩；将位移计16数据清零，慢慢增加剪力千斤顶8的荷载值，直至位移计16产生新的数据，停止加载，记录剪力千斤顶8的数据；调整压力千斤顶7以及扭矩千斤顶11产生不同的法相压力和扭矩，测算不同压力与扭矩作用下，结构面所能承受的最大剪力值，实验结束后拆除仪表，安放设备。

Claims (6)

1.一种岩体结构面的力学性能实验装置，包括结构受力架(1)、扭矩侧挡板(2)、剪力侧挡板(3)、压力侧挡板(4)、位移计固定挡板(5)、底板(6)，其特征在于，所述结构受力架(1)的底部与底板(6)连接，结构受力架(1)的顶部与压力侧挡板(4)连接，结构受力架(1)的前、后两侧分别与扭矩侧挡板(2)连接，结构受力架(1)的左侧与剪力侧挡板(3)连接，结构受力架(1)的右侧与位移计固定挡板(5)连接，所述扭矩侧挡板(2)的内侧设置有扭矩发生装置，所述剪力侧挡板(3)的内侧设置有剪力发生装置，所述位移计固定挡板(5)的内侧设置有位移计(16)，所述压力侧挡板(4)的下表面设置有法向压力发生装置，所述结构受力架(1)内放置有下部岩体试样容纳盒(17)和上部岩体试样容纳盒(15)，所述下部岩体试样容纳盒(17)位于位移计固定挡板(5)的这端设置有下部岩体试样容纳盒固定件(18)。

2.根据权利要求1所述的一种岩体结构面的力学性能实验装置，其特征在于，所述扭矩发生装置包括内侧纵向设置在扭矩侧挡板(2)两侧的扭矩千斤顶滑槽固定板(14)，两根所述扭矩千斤顶滑槽固定板(14)螺栓连接有扭矩千斤顶滑槽(13)，该扭矩千斤顶滑槽(13)内设置有扭矩千斤顶固定滑块(12)，该扭矩千斤顶固定滑块(12)上安装有扭矩千斤顶(11)。

3.根据权利要求1所述的一种岩体结构面的力学性能实验装置，其特征在于，所述剪力发生装置包括纵向设置在剪力侧挡板(3)内侧中部的剪力千斤顶滑槽(10)，该剪力千斤顶滑槽(10)内设置有剪力千斤顶固定滑块(9)，该剪力千斤顶固定滑块(9)上安装有剪力千斤顶(8)。

4.根据权利要求1所述的一种岩体结构面的力学性能实验装置，其特征在于，所述压力侧挡板(4)为横、纵向钢板组合成的“工”字型钢板，压力发生装置通过螺栓固定在纵向钢板上，横向钢板与结构受力架(1)连接，压力发生装置为压力千斤顶(7)。

5.根据权利要求1所述的一种岩体结构面的力学性能实验装置，其特征在于，所述上部岩体试样容纳盒(15)与下部岩体试样容纳盒(17)的底部形状尺寸一致。

6.根据权利要求1所述的一种岩体结构面的力学性能实验装置，其特征在于，所述位移计(16)的一端与位移计固定挡板(5)连接，位移计(16)的另一端与上部岩体试样容纳盒(15)触接。

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