[发明专利]圆柱岩心直剪试验机

说明书

本发明属于岩石力学测试领域。为解决沿圆柱状岩石或含结构面圆柱状岩石的圆柱轴面直接进行剪切试验的难题，本发明提供一种圆柱岩心直剪试验机，结构为：试样托座、上固定板、下固定板和调节螺杆。圆柱岩心直剪试验机实现了直接对柱状岩心及含结构面的柱状岩心进行剪切试验，解决了尺寸、性状等制约而不能有效进行剪切试验的难题，还解决了混凝土浇筑导致的变形不协调、变形测量结果失真、试验成功率低等难题，同时还克服了混凝土浇筑导致费时、费工问题，并且节省了浇筑成本和人员成本。

技术领域

本发明属于岩石力学测试领域，解决沿圆柱状岩石或含结构面圆柱状岩石的圆柱轴面直接进行剪切试验的难题，具体的是圆柱岩心直剪试验机。

背景技术

岩石的抗剪力学特性是岩体工程建设中必不可少的关键力学参数之一。深地工程在前期勘查中，剪切试验所用岩心通常是在地质勘探过程中利用勘探钻孔钻取柱状岩心方式获得，岩心直径通常低于65mm，然后在室内利用切割机切割成试验所需尺寸。由于岩心尺寸小，很难保障切割成试验所需标准尺寸的试件，而且对于含有结构面的钻孔柱状岩心，沿垂直于岩心轴线方向切割后，结构面可能会贯穿切割端面。为了解决加工标准试件困难及对结构面贯穿切割后柱状岩心端面或结构面与试件轴平面小角度相交（不超出45°）等条件下的直接剪切试验所需试件尺寸不符合要求的难题，通常将切割后的试件拟定剪切面置于剪切模具中心，然后在试件周边浇筑混凝土使之符合剪切试验所需的尺寸要求，待混凝土固化强度达到要求后再把与混凝土浇筑成一体的试件安装到试验机上进行试验。但是，混凝土浇筑进行剪切试验面临诸多难题，比如，混凝土强度及变形特征与被测试岩石不协调、不同步，在施加法向荷载和剪切荷载的过程中混凝土会首先发生破坏，导致试验成功率低；混凝土变形量远高于岩石变形，特别是胶结界面处更易发生较大变形，导致试验测得的法向变形和切向变形不能有效反映实际；混凝土需要一定的养护龄期，通常是28天，严重影响试验效率，并且成本大大增加；浇筑混凝土后的试件总重量大大增加，搬运安装困难，需要多人协同工作，造成严重人力资源浪费；对于含结构面的试件，在浇筑和搬运过程中的扰动更容易造成结构面状态的改变或破坏，试验难以达到预期效果。上述这些难题，严重制约圆柱岩石及其结构剪切力学性能的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决沿圆柱状岩石或含结构面圆柱状岩石的圆柱轴面直接进行剪切试验的直剪试验机。

本发明采用的技术方案是：圆柱岩心直剪试验机，试样托座（1A）、上固定板（1B）、下固定板（1D）和调节螺杆（1F）；

所述试样托座（1A）上设置有开口向上的呈圆弧形的试样安装槽（1A1），所述试样安装槽（1A1）由试样托座（1A）的一端贯穿至另一端；

在下固定板（1D）的两侧分别安装有上固定板（1B），并由下固定板（1D）和下固定板（1D）两侧的上固定板（1B）包围形成夹持区（1G），所述试样托座（1A）位于下固定板（1D）上，其一端伸入夹持区（1G）内，并通过转轴与下固定板（1D）铰接；所述调节螺杆（1F）沿竖向穿过下固定板（1D）与试样托座（1A）相连接，且调节螺杆（1F）与下固定板（1D）螺纹配合；

所述试样安装槽（1A1）一端为自由端（1A1a），另一端为施力端（1A1b），所述施力端（1A1b）的端面呈由上至下向自由端（1A1a）倾斜的斜面。

进一步的，在试样托座（1A）的底部设置有向内凹陷的凹槽（1A2），所述调节螺杆（1F）插接于所述凹槽（1A2）内。

进一步的，所述调节螺杆（1F）与凹槽（1A2）插接的端部呈半球形；所述凹槽（1A2）呈半球形；所述调节螺杆（1F）与凹槽（1A2）插接的端部与凹槽（1A2）可动连接。

进一步的，沿试样安装槽（1A1）轴向，所述夹持区（1G）包括托座安装段（1G1）和用于安装传力部件的传力件安装段（1G2）；所述试样托座（1A）设置于托座安装段（1G1）。

进一步的，在试样托座（1A）的两侧设置有转轴（1A3）；