[发明专利]一种用于多尺度试样直剪测试的剪切盒

说明书

一种用于多尺度试样直剪测试的剪切盒，测试试样以结构面为界限分为上部试样和下部试样，下部试样安装盒用于安装下部试样，上部试样安装盒用于安装上部试样，销轴穿过上部试样安装盒的前后两侧并限位于下部试样安装盒的前后两侧，上部试样和下部试样的结构面重合，下部试样安装盒固定在直剪试验机的底部平台，切向加载传力机构固定在上部试样安装盒切向加载一侧并与切向加载头连接，法向加载传力机构固定在上部试样安装盒的正上方并与法向加载头连接，高度可调支撑架安放在切向加载传力机构的下方以确保剪切方向加载中心与剪切缝高度一致。本发明有效解决一定尺寸范围的多尺度试样安装在剪切盒后施加法向和切向载荷以实现直剪测试，可靠性良好。

技术领域

本发明属于岩土力学室内试验领域，具体涉及一种用于多尺度试样直剪测试的试样剪切盒。

背景技术

试样的直剪测试用于获取试样对抗剪切力的强度值，在岩土的力学分析中普遍采用。在对试样进行安装时往往会用到剪切盒，它一方面可用于对试样的定位约束，另一方面对试样进行切向和法向的载荷传递。现有的剪切盒往往针对单一尺寸试样的安装或者通过一个大剪切盒内安装标准的尺寸垫块满足安装尺寸要求。由于试样存在加工误差而很难保证约束到位，比如套设式剪切盒结构(专利号：202010045308.3)、基于标准单元限位块组装式多尺寸结构面剪切盒(专利号：201711349738.9)等，这些剪切盒不能用于无级多尺度连续试样的安装及定位，且不同组合的套装件产生不同重量对法向荷载存在影响。罗战友提出的适用于多尺寸结构面的无级可调剪切盒(专利号：201711348434.0)通过前后或者左右调节不同高度上错位的限位条来约束试样，这种方式对试样的夹紧力往往不够，不能满足大吨位载荷的加载要求，试样周围四个面存在约束位置不一致而影响测试结果。以上剪切盒还不能有效解决切向加载高度与剪切缝高度一致的问题。比如：一种测定完整岩石任意方向剪切强度实验的剪切盒装置及其测定方法(专利号：201910801322.9)等切向加载位置往往位于剪切缝的上端。

发明内容

为了克服多尺度试样无级加载和切向加载中心与剪切缝高度不一致等问题，本发明提供了一种用于多尺度试样直剪测试的剪切盒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于多尺度试样直剪测试的剪切盒，所述剪切盒包括高度可调支撑架、切向加载传力机构、上部试样安装盒、法向加载传力机构、销轴和下部试样安装盒，测试试样以结构面为界限分为上部试样和下部试样，下部试样安装盒用于安装下部试样，上部试样安装盒用于安装上部试样，销轴穿过上部试样安装盒的前后两侧并限位于下部试样安装盒的前后两侧，上部试样和下部试样的结构面重合，下部试样安装盒固定在直剪试验机的底部平台，切向加载传力机构固定在上部试样安装盒切向加载一侧并与切向加载头连接，法向加载传力机构固定在上部试样安装盒的正上方并与法向加载头连接，高度可调支撑架安放在切向加载传力机构的下方以确保剪切方向加载中心与剪切缝高度一致。

进一步，所述的上部试样安装盒包括上部试样盒、手把、压紧块、导向轴、螺母、T型螺杆和固定螺栓，上部试样盒的结构为方形且底面的中间处挖成方形槽，方形槽的四周为一定厚度和高度的板材，方形槽前后方的板材最右侧对角处向槽底部挖空，使得方形槽前后方的板材右侧留出一个方形空间且底部与方形槽底面持平，方形空间处沿前后方板材内部且为切向加载方向安装导向轴，导向轴通过螺母固定在上部试样盒右侧板材上，压紧块位于方形空间处且可沿导向轴限向移动；上部试样盒的方形槽内安装上部试样，上部试样的左侧紧靠方形槽左侧凸起的板材，T型螺杆安装在右侧凸起的板材中间处，T型螺杆端部可支撑到压紧块，T型螺杆可带动压紧块移动并压紧上部试样的右侧，方形槽后侧凸起的板材上安装多个固定螺栓，固定螺栓可将上部试样的后侧压紧，手把固定在上部试样盒正上方的前后两侧，上部试样盒正上方中间处安装螺杆，螺杆上用于安放一定数量的垫片，法向压头通过螺纹连接固定在螺杆的上端并压紧各垫片。