[发明专利]一种岩体结构面冲击剪切仪

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学结构面强度测试技术领域，特别涉及一种岩体结构面冲击剪切仪。

背景技术

目前岩石力学结构面剪切仪通常是按准静态条件设计的，不能考虑剪切速率对结构面抗剪强度的影响。而在地震工程、爆破工程、岩体动力学等领域需考虑动力条件下结构面的强度性质，相关的研究表明动力条件下岩石结构面的强度相比静力条件下有很大程度的降低。地震冲击波、爆炸应力波是岩石工程中常见的冲击荷载，在这些荷载条件下常常导致岩体结构面产生冲击剪切破，最终导致边坡失稳等灾害的发生。因此，测定岩体结构面的冲击剪切强度是十分必要的。

目前市场上尚没有专门用于测定岩体结构面冲击剪切强度的仪器，本发明型填补了这一领域的空白，提供了一种岩石结构面冲击剪切仪。

本结构面冲击剪切仪可以用来测量不同法向压力下不同冲击速率的结构面剪切强度、冲剪过程中的剪胀位移、水平位移等参数。同时能对冲击荷载、法向荷载变化进行实时监测。通过改变重力圆盘的个数、重力摆臂长、初始悬挂角来调节初始冲击速率，使用灵活方便，冲击速率可调范围较大，因此本仪器能满足实验室测定不同法向压力、冲击速率下岩石结构面剪切强度，使用方便且测量结果可靠。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种岩体结构面冲击剪切仪，该冲击剪切仪的结构设计能够比较方便地实现以不同的速率冲击岩体，从而获得不同的冲击剪切强度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种岩体结构面冲击剪切仪，包括主框架、法向力加压装置、剪切盒和冲击剪切力施加装置；

所述剪切盒包括上半盒和下半盒，岩体试件设于上半盒与下半盒围成的空间之中；

法向加压装置由主框架支撑并施加竖向法向力于上半盒，下半盒由所述主框架水平滑动支撑，并冲击剪切力施加装置施加水平冲击力于下半盒上；

所述主框架设有水平冲击通道；所述冲击力剪切施加装置包括齿状传动轴和一端连接齿轮盘并另一端连接有重力盘的齿轮柄；

所述齿状传动轴可移动设于所述水平冲击通道中，所述齿轮盘的由主框架转动支撑，并其齿轮与所述齿状传动轴的齿轮啮合，以便随着重力盘摆动所述齿状传动轴在水平冲击通道内运动而冲击剪切下半盒。

优选地，所述主框架包括底部框架及支撑于底部框架上的顶部框架，所述顶部框架的底端设有开口，以便顶部框架围成的空间正对底部框架的横梁。

优选地，所述水平冲击通道设于底部框架的横梁上，并所述横梁上设有与所述水平冲击通道连通并容纳所述齿轮盘的弧形孔，所述齿轮盘旋转支撑于该弧形孔中；所述齿轮柄和重力盘摆动设于底部框架的内部。

优选地，所述底部框架的横梁上进一步设有贯穿所述水平冲击通道的凹槽，所述下半盒可水平移动设于该凹槽中，以便下半盒的两侧分别正对水平冲击通道。

优选地，所述齿状传动轴进一步通过设于水平冲击通道中的冲击垫块冲击下半盒，并该冲击垫块与下半盒之间设有加速度传感器。

优选地，在下半盒的另一侧，所述水平冲击通道内还设有止动垫块，并该止动垫块与下半盒之间也设有加速度传感器。

优选地，所述法向力加压装置包括油压泵、承压横梁和竖向圆柱轴承导轨；所述油压泵设于顶部框架的横梁上，所述竖向圆柱轴承导轨分别设于顶部框架两侧的立柱上，所述承压横梁的水平两端分别支撑于两侧的竖向圆柱轴承导轨上，该承压横梁的顶部由油压泵加压，该承压横梁的底部抵压所述上半盒。

优选地，所述法向力加压装置还包括承压垫板，所述油压泵通过承压垫板加压于所述承压横梁上；所述承压垫板与所述油压泵之间还设有压力传感器。

优选地，所述法向力加压装置还包括承压活动板，所述承压横梁通过承压活动板施压于所述上半盒上；所述承压横梁与承压活动板之间设有弹簧，并弹簧的两侧设有位移传感器。

优选地，所述承压活动板包括球头横梁及分别设于球头横梁两端的球面垫，并且球面垫滑动支撑于竖向圆柱轴承导轨上。

在现有技术的基础上，本发明所提供的冲击剪切仪的主框架设有水平冲击通道；所述冲击力剪切施加装置包括齿状传动轴和一端连接齿轮盘并另一端连接有重力盘的齿轮柄；所述齿状传动轴可移动设于所述水平冲击通道中，所述齿轮盘的由主框架转动支撑，并其齿轮与所述齿状传动轴的齿轮啮合，以便随着重力盘摆动所述齿状传动轴在水平冲击通道内运动而冲击剪切下半盒。

当需要调节齿状传动轴的冲击速率时，可以通过调节重力摆质量和摆长、齿状传动轴的质量及重力盘初始时刻与竖直方向的夹角来调节齿状传动轴的冲击速率。