[发明专利]一种岩石节理试样直接剪切试验盒

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程试验设备，具体涉及一种岩石节理试样直接剪切试验盒。

背景技术

岩体中节理面作为控制岩体工程稳定性的重要因素，其剪切力学性质的研究一直以来都是行业内关注的焦点，如何准确地获得岩石节理强度与变形特性成为从事岩石工程有关技术人员所面临的最大困难。而室内直接剪切试验(简称直剪试验) 是研究岩体节理剪切力学性质最直接有效的手段。传统岩石节理剪切仪器主要存在以下三个问题：

1)在岩石节理剪切过程中，特别是在高法向荷载条件下，现有的直接剪切盒中的上剪切盒相对于下剪切盒会发生竖向的运动(向上翻转现象)，改变了岩石节理两端受力条件，从而影响了岩石节理剪切试验结果的准确性；

2)在岩石节理剪切过程中，岩石节理上剪切盒内壁与岩石节理试样间会发生滑动摩擦，导致难以准确测出岩石节理的法向剪胀量，目前的岩石节理剪切盒通常在上剪切盒内壁与岩石节理试样间涂抹润滑油或放置聚四氟乙烯垫片来减小摩擦，但减摩效果不尽人意；

3)在岩石节理剪切过程中，上、下剪切盒直接接触产生滑动摩擦力，使得岩石节理剪切强度偏大，另外下剪切盒也会偏离剪切方向发生水平运动。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用方便、能获得岩石节理面真实力学特性的岩石节理试样直接剪切试验盒。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种岩石节理试样直接剪切试验盒，该剪切试验盒包括底座、设置在底座上的用于放置岩石节理试样的上剪切盒和下剪切盒以及压在上节理块顶部的法向加载垫块，所述底座下方设有承台，所述承台的底部滑动连接在大型直线导轨上，所述上剪切盒上安装有向下布置的固定架，所述下剪切盒安装有向上布置的轴承架，所述固定架和轴承架在相同的水平高度上设有槽孔，导向杆穿插在所有槽孔中，所述固定架上设有销孔，并通过定位销固定导向和杆固定架，所述轴承架的槽孔中设有直线运动轴承，所述导向杆通过该直线运动轴承与轴承架连接，岩石节理试样由上节理块、下节理块及节理组成。

本发明通过设置固定架，并通过定位销保持固定架与导向杆的固定，从而保证在岩石节理剪切过程中导向杆与上剪切盒保持为一个整体(保持静止)，通过设置轴承架，导向杆通过设置在轴承架内部的直线运动轴承与轴承架连接，在岩石节理剪切过程中，轴承架就会随着下剪切盒发生剪切位移，且上剪切盒不会发生竖向的位移。

所述的固定架包括一号水平块以及设置在一号水平块中央且向下设置的一号竖直块，所述一号水平块的底部与上剪切盒的底部齐平，一号水平块上位于一号竖直块的两侧设有一号沉头孔，并通过六角螺钉与上剪切盒固定，所述一号竖直块的中部设有与导向杆直径相匹配的一号圆形槽孔，一号竖直块的外侧设有与定位销相匹配的销孔，所述销孔的径向与一号圆形槽孔的径向垂直。

所述的轴承架包括二号水平块以及设置在二号水平块中央且向上设置的二号竖直块，所述二号水平块的顶部与下剪切盒的顶部齐平，二号水平块上位于二号竖直块的两侧设有二号沉头孔，并通过六角螺钉与下剪切盒固定，所述二号竖直块的中部设有与比导向杆直径稍大的二号圆形槽孔，二号圆形槽孔内设有直线运动轴承，所述导向杆与直线运动轴承连接。

所述的上剪切盒和下剪切盒的结构相同，均包括一块水平板以及设置在水平板一端的L形挡块，所述水平板的中央开设用于放置岩石节理试样的凹槽，凹槽的一端被L型挡块封闭，所述水平板的两侧沿长度方向均设有导向槽；

所述L型挡块包括水平挡块和竖直挡块，所述水平挡块远离竖直挡块的一端封闭凹槽，且水平挡块的高度小于凹槽的深度。

安装时，所述的岩石节理试样放置在上剪切盒和下剪切盒中凹槽所形成的腔体中，上剪切盒中水平板的底部与下剪切盒中水平板的顶部接触，上剪切盒中的竖直挡块向下设置，上剪切盒中的竖直挡块向上设置，且上剪切盒中的竖直挡块与上剪切盒中的竖直挡块分别位于岩石节理试样的两侧。

安装时，位于所述上剪切盒和下剪切盒同一侧的导向槽组成一个滚珠腔体，在该滚珠腔体中放置水平滚珠条，所述水平滚珠条内部嵌有钢珠。

安装时，所述上剪切盒与岩石上节理块之间设有竖向减摩单元，所述竖向减摩单元包括竖向滚珠垫板、竖向滚珠板和安装垫板，安装时，所述安装垫板位于上剪切盒中水平挡块的底部，且安装垫板的底面与凹槽的底面齐平；

所述竖向滚珠垫板和竖向滚珠板放置在安装垫板上，所述竖向滚珠垫板的一侧与岩石节理试样接触，另一侧与竖向滚珠板接触连接，所述竖向滚珠板的另一侧与所述上剪切盒中水平挡块用于封闭凹槽的端部接触连接。