[发明专利]一种用于三刚型真三轴试验机的三维直剪盒及使用方法

权利要求书

1.一种用于三刚型真三轴试验机的三维直剪盒，其特征在于：包括上半剪切盒、下半剪切盒、前压块及后压块；所述上半剪切盒和下半剪切盒结构相同，均呈U型结构，上/下半剪切盒的两条U型臂厚度不同，分为薄侧U型臂和厚侧U型臂，在薄侧U型臂和厚侧U型臂之间构成试样安装槽，薄侧U型臂与厚侧U型臂的臂长相等且臂端面相平齐；所述上半剪切盒与下半剪切盒的试样安装槽正对设置，且上半剪切盒的薄侧U型臂与下半剪切盒的厚侧U型臂位于同侧，上半剪切盒1的厚侧U型臂与下半剪切盒的薄侧U型臂位于同侧；在所述上半剪切盒和下半剪切盒的厚侧U型臂臂端面上均设有剪切限位块，所述上半剪切盒上的剪切限位块与下半剪切盒的薄侧U型臂之间、下半剪切盒的上的剪切限位块与上半剪切盒的薄侧U型臂之间的间距作为有效剪切行程；所述上半剪切盒和下半剪切盒的宽度相等且均大于岩石试样的宽度，岩石试样装夹在上半剪切盒和下半剪切盒之间的试样安装槽中；所述前压块和后压块结构相同，均呈凸形结构，前/后压块的窄端与试样安装槽为间隙配合，前/后压块的宽端的尺寸大于试样安装槽的尺寸；所述前压块的窄端位于上半剪切盒的试样安装槽内，所述后压块的窄端位于下半剪切盒的试样安装槽内，在前压块的宽端与下半剪切盒之间、后压块的宽端与上半剪切盒之间均连接有用于部件之间临时固定的Z形转接块，在Z形转接块上配置有转接螺钉；在所述上半剪切盒的薄侧U型臂与下半剪切盒的厚侧U型臂之间、在上半剪切盒的厚侧U型臂与下半剪切盒的薄侧U型臂之间均连接有用于部件之间临时固定的L形转接块。

2.根据权利要求1所述的一种用于三刚型真三轴试验机的三维直剪盒，其特征在于：所述上半剪切盒在施加法向应力时推动前压块运动，所述前压块在施加侧向力时推动下半剪切盒运动，所述下半剪切盒在施加法向应力时推动后压块运动，所述后压块在施加侧向力时推动上半剪切盒运动；所述上半剪切盒、下半剪切盒、前压块及后压块构成互扣式结构。

3.权利要求1所述的用于三刚型真三轴试验机的三维直剪盒的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：对上半剪切盒和下半剪切盒的试样安装槽三处内表面进行减摩处理，同时对前压块及后压块的夹持内表面进行减摩处理；

步骤二：将制备好的岩石试样放入下半剪切盒的试样安装槽内，且使朝向前压块一侧的岩石试样端面延伸出下半剪切盒的试样安装槽；

步骤三：拾起前压块，将前压块的夹持内表面紧贴在延伸出下半剪切盒试样安装槽的岩石试样端面上，然后通过Z形转接块将前压块与下半剪切盒初步连接在一起；

步骤四：将上半剪切盒扣在岩石试样上，使岩石试样进入上半剪切盒的试样安装槽内，并保证朝向后压块一侧的岩石试样端面延伸出上半剪切盒的试样安装槽；

步骤五：拾起后压块，将后压块的夹持内表面紧贴在延伸出上半剪切盒试样安装槽的岩石试样端面上，然后通过Z形转接块将后压块与上半剪切盒初步连接在一起；

步骤六：交替旋拧岩石试样前后两侧的Z形转接块上的转接螺钉，直到使延伸出下半剪切盒试样安装槽的岩石试样端面在前压块推挤作用下与下半剪切盒前端面相平齐，同时使延伸出上半剪切盒试样安装槽的岩石试样端面在后压块推挤作用下与上半剪切盒后端面相平齐；

步骤七：通过L形转接块将上半剪切盒与下半剪切盒临时固定在一起，保证岩石试样相对于上半剪切盒、下半剪切盒、前压块及后压块的位置不变，同时形成试样组合体；

步骤八：试验前，将试样组合体送入三刚型真三轴试验机的压力室内，再通过三刚型真三轴试验机的作动器对试样组合体进行预夹紧，然后拆除试样组合体上的Z形转接块和L形转接块；

步骤九：试验时，法向应力和剪切力分别通过上半剪切盒和下半剪切盒对岩石试样进行施加，侧向应力分别通过前压块和后压块对岩石试样进行施加，首先加载侧向应力和法向应力至目标水平，然后单独加载剪切力至残余阶段。