[实用新型]一种自适应结构面剪切盒装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学技术领域岩石室内直剪试验技术，尤其是一种结构面室内剪切试验的试件固定装置。

背景技术

结构面的物理力学性质，是影响工程岩体稳定性的重要因素之一，通常采用室内平推剪切试验确定。将现场凿取的试样加工成与剪切盒尺寸匹配的试件，浇筑于剪切盒中，在试件上部施加法向荷载，固定上剪切盒水平位移，在下剪切盒上施加剪切荷载，使试样沿中间预留的剪切缝发生破坏，并以此来评估其剪切强度。

根据相关国家规范，在取样、制样和试验时，应当保持结构面原有的物理状态，法向荷载和切向荷载应当通过预定剪切面几何中心。在目前的剪切试验中，剪切盒一般都具有固定的形状和尺寸，现场取样材料大都需要进行室内二次加工或浇筑固定，在切割震动、刀盘冷却水浸泡或浇筑扰动等影响下，结构面的物理力学性质往往会发生一定的改变，这给试件的制备带来了极大的挑战；若试件尺寸与剪切盒内径严格一致，在法向加载过程中，由于试件的侧向膨胀变形，会引起试件和剪切盒侧边之间过大的摩阻力，使法向荷载并非完全作用在剪切面上；若试件尺寸比剪切盒内径过小，在切向加载过程中，很容易造成试件侧向晃动，导致剪切面拉断或扭断而非剪断，致使试验失败。

发明内容

发明目的：本实用新型的目的是为解决现有结构面剪切试验存在的技术问题，提供一种能够灵活适应现场取样试件、室内自制试件形状和尺寸的低摩阻智能剪切盒装置，以满足现场取样后试件最小扰动、高精度测试的要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种自适应结构面剪切盒装置，包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒包括上剪切盒内盒和上剪切盒外盒，上剪切盒内盒套设在上剪切盒外盒内，上剪切盒内盒设有顶盖，所述下剪切盒包括下剪切盒内盒和下剪切盒外盒，下剪切盒内盒套设在下剪切盒外盒内，下剪切盒内盒设有底盖；

上剪切盒外盒内侧壁设有上弧形滑槽一，上剪切盒内盒外侧壁与上弧形滑槽一相对应位置设有上弧形滑槽二，下剪切盒外盒内侧壁设有下弧形滑槽一，下剪切盒内盒外侧壁与下弧形滑槽一相对应位置设有下弧形滑槽二，上弧形滑槽一与上弧形滑槽二之间以及下弧形滑槽一与下弧形滑槽二之间均设有直列式球形滚珠排，下剪切盒外盒顶面设有矩形滑槽一，上剪切盒外盒底面与矩形滑槽一相对应位置设有矩形滑槽二，矩形滑槽一与矩形滑槽二之间设有直列式圆柱滚珠排；

上剪切盒内盒侧壁和顶盖设有第一试件固定栓孔，下剪切盒内盒侧壁和底盖设有第二试件固定栓孔，上剪切盒外盒侧壁设有第三试件固定栓孔，上剪切盒外盒侧壁第三试件固定栓孔和上剪切盒内盒侧壁第一试件固定栓孔孔位置相对应，第一试件固定栓孔和第二试件固定栓孔设有试件固定螺栓，第三试件固定栓孔设有固定插销。

本实用新型中，优选的，所述直列式球形滚珠排长度与上剪切盒外盒和下剪切盒外盒壁面高度一致。

本实用新型中，优选的，所述上剪切盒内盒外侧壁和上剪切盒外盒内侧壁间距以及下剪切盒内盒外侧壁和下剪切盒外盒内侧壁间距均小于等于1mm。

本实用新型中，优选的，所述上剪切盒内盒和上剪切盒外盒底面齐平，下剪切盒内盒和下剪切盒外盒顶面齐平。

本实用新型中，优选的，所述上剪切盒底面和下剪切盒顶面间距等于试样剪切厚度。

本实用新型中，优选的，所述第一试件固定栓孔和第二试件固定栓孔均包括小孔段和大孔段，小孔段靠剪切盒内侧，大孔段靠剪切盒外侧，小孔段和大孔段长度相等并同轴心，小孔段设有螺纹；所述第三试件固定栓孔孔径与第一试件固定栓孔大孔段孔径相同。

有益效果：(1)本实用新型的剪切盒内盒采用高刚度螺栓三维固定规则或不规则试样，因此对于扰动敏感的结构面形状不规则试样或试件加工尺寸稍小的试样，可有效固定并进行剪切试验，避免了试验加载时试件扰动的现象，在施加法向荷载时，上剪切盒内、外盒采用滑动滚珠接触，避免了盒体承担法向荷载的现象，在切向直剪时，上、下剪切盒外盒采用圆柱滑体滚珠接触，减小了接触面摩阻力，固定了结构面剪切厚度，确保试件沿预定截面剪切破坏；(2)本实用新型的岩石室内直剪试验的剪切盒装置改变了传统剪切试件的固定方式，解决了试件室内加工、浇筑固定引起的扰动影响问题，直列式滚珠排的设置实现了减小法向、切向摩阻力及固定剪切面，避免了试样发生拉断、扭断而非剪断裂的现象，且对于规则形状的结构面试件同样适用；(3)本实用新型剪切盒装置结构简单，操作方便，适用性广。

附图说明

图1为本实用新型剪切盒装置结构示意图；

图2为本实用新型上剪切盒内盒结构示意图；