[实用新型]圆柱形岩石试样变角度剪切试验辅助装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学试验装置，具体地说是圆柱形岩石试样变角度剪切试验辅助装置。

背景技术

岩石变角度剪切试验，是一种通过剪切模具，使试验岩石承受正应力和剪应力，并在极限剪应力作用下发生剪切破坏，用以测定岩石抗剪强度的试验方法。这种试验方法虽未列入今年来的有关试验规范，但在国内获得了广泛使用。申请人在国外也见过这种试验。申请人曾经把对相同的岩石，分别进行的变角度剪切试验结果和三轴压缩试验结果进行了对比，发现二者相差很小，可以认为试验结果相同。

而目前广泛使用的岩石变角度剪切模具，只适用于对立方体岩石试样进行试验。当岩石试样系由现场采集的大块岩石加工时，使用立方体试样十分方便。但在某些情况下，岩样是圆柱形的钻孔岩芯，此时就需要岩芯具有较大的尺寸，然后将岩芯加工成尺寸较小的立方体试样。这样，不仅具有费时费工，岩芯尺寸较小时还无法加工、试验。

对圆柱形试样的变角度剪切试验，可以采用专用的剪切模具来进行。这种模具的中部具有半圆柱形的凹槽，试验时岩石试样放置于凹槽中。试验中，当载荷达到极限值，岩石试样就沿预定面破坏。然而，这种模具也有以下缺点：

(1)对岩石试样的尺寸要求严格；

(2)对模具加工的精度有较高的要求，加工成本高；

(3)对每一种直径的圆柱形试样都需要加工一套专用模具，成本高。在实际的研究和岩石工程实践中，圆柱形试样的直径会随钻具的磨损而改变，这样，就需要针对不同直径的岩芯而准备多套剪切模具。这样，就会大大提高试验的成本。

发明内容

本实用新型的目的是为了能较方便地使用圆柱形岩石试样进行变角度剪切试验而提供一种圆柱形岩石试样变角度剪切试验辅助装置。

传统的使用方形岩石试样变角度剪切模具、对方形岩石试样进行变角度剪切试验的简图，见图1。在这种试验中，试验机传递过来的载荷(图中的箭头)，通过剪切模具1传递给方形岩石试样2，从而完成剪切试验。

采用立方体岩石试样进行变角度剪切试验的特点(技术方案)是：本实用新型的圆柱形岩石试样变角度剪切试验辅助装置由形状相同的两部分组成，其结构均为：外部形状为方形，内部形状为圆柱面。

其外形尺寸大小，则与原来进行试验的立方体岩石试样相同。试验前，圆柱形的岩石试样放置于该辅助装置内；然后，辅助装置与圆柱形岩石试样一道，形成了外形与立方形岩石试样相同的复合体，放置于原来仅适用于方形岩石试样的变角度剪切模具中。试验中，试验机传递过来的载荷(图中的箭头)，通过剪切模具1传递给本专利申请的辅助装置，辅助装置再把力传递给圆柱形岩石试样，从而完成圆柱形岩石试样的剪切试验。这样，就可以采用方形试样的剪切模具，加上本辅助装置，共同完成对圆柱形岩石试样的变角度剪切试验。

本实用新型的装置构造简单，制作方便。与制作整个仅用于圆柱形试样的变角度剪切模具相比，制作成本低廉，可以使用原本设计为立方体试样进行试验的普通模具来完成圆柱形试样的试验，避免了随试样直径的改变而需要加工多套剪切模具的困难，可大大降低试验成本。

本实用新型的装置用于对圆柱形岩石试样进行变角度剪切试验，以测定岩石的抗剪强度，由此计算岩石的内聚力(凝聚力)C和内摩擦角应用于与岩石工程有关的各学科，如矿山、水利水电、隧道、地震研究等学科的岩石试验中。

附图说明

图1是使用方形岩石试样变角度剪切模具、对方形岩石试样进行变角度剪切试验图。

图2是本实用新型的辅助装置对圆柱形岩石试样进行变角度剪切试验图。

图3是本实用新型的圆柱形岩石试样变角度剪切试验辅助装置结构主视图。

图4是图3的府视图。

图5是图3的侧视图。

图中，1-方形试样变角度剪切模具，2-方柱形岩石试样，3-辅助装置，4-圆柱形岩石试样。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型的圆柱形岩石试样变角度剪切试验辅助装置由形状相同的两部分组成，都具有外方(外部形状为方形)内圆(内部形状为圆形)的结构特点，如图3、4、5所示。为使这种辅助装置在试验中保持足够的刚度，可以采用高碳钢或具有较高强度和合金钢来制作，并进行淬火处理。