[发明专利]桶状结构面试样制作方法及外切内阻式桶状剪切仪

权利要求书

1.一种外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：用于对利用桶状结构面试样制作方法所制作的桶状内试样外侧结构面和环状外试样内侧结构面进行剪切力学测试，包括：

框架；

剪切盒，具有对应所述桶状内试样底面设置的内桶底板，以及对应所述环状外试样底面和外侧面分别设置的外罩底板和剪切盒外侧壁，剪切盒外侧壁与外罩底板连成一体形成剪切盒外罩；所述内桶底板和外罩底板均可绕其轴线转动的安装于所述框架上；

轴向加压机构Ⅰ，位于所述桶状内试样上方，用于对柱状内试样施加轴向压力；该轴向加压机构Ⅰ具有置于所述桶状内试样顶面的内桶压板，内桶压板上方设有加压机构；

所述加压机构具有安装于所述框架上的液压升降机，液压升降机的升降台上装有竖直布置且与下方内桶压板位置对应的内桶加压轴；

所述内桶加压轴下端制有锥形尖端，所述内桶压板上表面制有能与所述锥形尖端配合实现点状接触的压板受力槽；

轴向加压机构Ⅱ，位于所述环状外试样上方，用于对环状外试样施加轴向压力；该轴向加压机构Ⅱ具有可绕所述内桶加压轴轴线转动的套装与内桶加压轴上的空心竖轴，空心竖轴经外桶施压力臂连接置于所述环状外试样顶面的外桶压板；

所述内桶加压轴上制有位于所述空心竖轴上方的施压板，以及位于空心竖轴下方的抬升板；

旋转驱动机构，接于所述剪切盒外罩上，用于经剪切盒外罩带动环状外试样绕其轴线转动；该旋转驱动机构包括制于所述剪切盒外罩外侧面上的一圈外罩齿轮和若干分布于外罩齿轮周围的电机，电机转动轴经电机齿轮与所述外罩齿轮啮合；

剪切监测机构，用于采集桶状内试样外侧结构面和环状外试样内侧结构面之间的剪切参数；该剪切监测机构包括量力环和位移传感器，其中量力环经量力杆抵住固定于所述内桶底板上的阻力杆；所述位移传感器用于采集所述桶状内试样和环状外试样之间的剪切错动位移；

所述桶状结构面试样制作方法包括：

制作桶状内试样外侧结构面和与之相适配的环状外试样内侧结构面；

获取天然岩体结构面上、下盘的的点云数据；

基于天然岩体结构面上、下盘的的点云数据构建桶状内试样外侧结构面和环状外试样内侧结构面的三维地质模型，其中桶状内试样外侧结构面由上盘点云数据等比例构型而成，环状外试样内侧结构面由下盘点云数据等比例构型而成；

结合3D打印技术将桶状内试样外侧结构面和环状外试样内侧结构面的三维地质模型打印形成桶状内试样和环状外试样的实体模型。

2.根据权利要求1所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述桶状结构面试样制作方法首先采用不同的材料或不同的材料配比进行圆柱试样打印，通过三轴压缩试验，获取打印试样和原岩样的三轴力学特征曲线，通过对比可选取出与原岩力学特性最为相近的试样所对应的原材料，再将与原岩样最为相近的材料进行3D打印构建出的桶状结构面试样，可保证与天然岩体具有相同的力学指标。

3.根据权利要求1所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述环状外试样由多段弧状外试样模块拼合形成。

4.根据权利要求3所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述剪切盒外罩由多个与所述弧状外试样模块一一对应的弧状外罩拼合而成。

5.根据权利要求4所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述弧状外罩一端制有公耳板，另一端制有能与另一弧状外罩上的公耳板配合实现连接的母耳板。

6.根据权利要求5所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述公耳板具有正极磁性，所述母耳板具有负极磁性。

7.根据权利要求1所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述内桶底板和外罩底板之间形成有一圈排水槽，对应排水槽设有排水管。

8.根据权利要求1所述的外切内阻式桶状剪切仪，其特征在于：所述轴向加压机构Ⅰ、Ⅱ上设有轴向压力传感器。