[发明专利]一种岩层层面粘结力原位测试设备及方法

权利要求书

1.一种岩层层面粘结力原位测试设备，其特征在于：包括底部设有滚轮的机架、设于机架上的岩层采集装置和调整岩层采集装置位置的支撑装置，所述岩层采集装置包括剪切刀头、驱动剪切刀头的驱动构件、位于剪切刀头和驱动构件之间的上下紧贴的上剪切架和下剪切架，所述上剪切架与支撑装置固定连接，下剪切架通过水平布置的电动推杆与支撑装置连接，还包括激光瞄准器，所述激光瞄准器的发射线平行于上剪切架和下剪切架的中心线；

所述驱动构件包括传动杆、电机、转架，所述传动杆的一端与剪切刀头的

一侧插接固定，另一端与转架插接固定，所述转架的中部设有圆形通槽，圆形通槽的内缘周向设有齿牙，所述电机设于上剪切架的外侧，其输出端连接有齿轮，所述齿轮与齿牙相互啮合；

所述转架的一侧设有环形限位架，环形限位架转动连接于支撑装置相应侧，所述上剪切架的内侧通过固定座以穿过圆形通槽与支撑装置固定连接；

所述支撑装置包括支撑座、前后布置的液压千斤顶一和液压千斤顶二，所述液压千斤顶一和液压千斤顶二设于机架的底部，所述液压千斤顶一和液压千斤顶二输出端分别通过连接块与支撑座相铰接，所述机架的两侧开设有竖直布置的滑动槽，所述支撑座的两侧设有滑动块，滑动块限制于滑动槽内滑动。

2.根据权利要求1所述的一种岩层层面粘结力原位测试设备，其特征在于：所述剪切刀头呈圆盘状，所述剪切刀头的外缘和内缘均布满刀齿，剪切刀头的前侧布满锥状的破碎齿，所述剪切刀头与上剪切架和下剪切架的前端不相连接。

3.根据权利要求2所述的一种岩层层面粘结力原位测试设备，其特征在于：所述上剪切架和下剪切架的内周分别设有与剪切刀头内周相适配的刀齿。

4.根据权利要求3所述的一种岩层层面粘结力原位测试设备，其特征在于：所述上剪切架和下剪切架上、下相抵接后呈外方内圆状，所述刀齿沿上剪切架以及下剪切架长度方向延伸设置，且该刀齿设为倒钩状。

5.根据权利要求1所述的一种岩层层面粘结力原位测试设备，其特征在于：还包括限位构件，所述限位构件包括限位架、螺栓件，所述限位架上开设有限位槽，螺栓件包括分别固设于上剪切架和下剪切架侧面的螺杆、螺栓，所述限位槽的长度大于同侧的两侧螺杆之间的间距，所述螺栓与螺杆螺纹连接并将限位架紧扣于上剪切架和下剪切架的侧面，所述电动推杆的输出端连接有移动块，下剪切架相应侧开设有凹槽，所述凹槽的长度大于移动块，并限定移动块的移动方向仅为竖直方向。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种岩层层面粘结力原位测试设备的使用方法，其特征在于：它包括以下步骤，

（A）:测取水平分布的岩层分界处：

S1、通过激光瞄准器测取岩层分界处，同步启动上升液压千斤顶一和液压千斤顶二，顶升支撑座至岩层分界处平行于上剪切架和下剪切架的衔接处；

S2、移动机架至岩层处并打开电机，电机通过带动齿轮配合齿牙传动转架，进而通过传动杆带动剪切刀头进行转动，缓缓向岩层方向移动机架，剪切刀头带动上剪切架和下剪切架打入岩层并取样收集至上剪切架和下剪切架内；

S3、达到指定深度时，用液压千斤顶一和液压千斤顶二同步上升，向上提供压力，使剪切刀头与岩体发生上下的竖向剪切破坏，让试验需取得的试块与原土体分离，再将机器整体向外拉出来一部分；

S4、启动电动推杆对下剪切架逐级加力，直到岩体被完全剪切破坏；

（B）：测取倾斜分布的岩层分界处：

S1、通过激光瞄准器测取岩层分界处，启动上升液压千斤顶一或液压千斤顶二，倾斜顶升支撑座至岩层分界处平行于上剪切架和下剪切架的衔接处；

S2、移动机架至岩层处并打开电机，电机通过带动齿轮配合齿牙传动转架，进而通过传动杆带动剪切刀头进行转动，缓缓向岩层方向移动机架，剪切刀头带动上剪切架和下剪切架打入岩层并取样收集至上剪切架和下剪切架内；

S3、达到指定深度时，用液压千斤顶一和液压千斤顶二同步上升，向上提供压力，使剪切刀头与岩体发生上下的竖向剪切破坏，让试验需取得的试块与原土体分离，再将机器整体向外拉出来一部分；

S4、启动电动推杆对下剪切架逐级加力，直到岩体被完全剪切破坏。