[发明专利]一种用于岩体结构面循环剪切的低法向摩阻拼装式剪切盒

说明书

本发明属于岩土工程技术领域，公开了一种用于岩体结构面循环剪切的低法向摩阻拼装式剪切盒。在施加循环拉压剪切荷载时，与剪切加载端连接的阶梯螺柱传递下半部的拉压荷载，与剪切仪固定端连接固定端拉轴传递上半部分的拉压荷载。在试样因剪涨或剪缩产生法向位移时，试样带动滑块沿着凹槽导轨自由上下移动，滑块和导轨之间的滚珠减小了试样在法向方向上的摩擦和实验误差。本发明的低法向摩阻拼装式剪切盒，可以满足剪切实验中循环压缩和拉伸应力的施加，同时降低法向摩擦，提高实验精度，设备结构简单，易于拆解，方便安装，具有较好的适应性，对于存在一定尺寸误差的试样通过调整紧固块的位置均可以保证剪切盒同试样的密切贴合。

技术领域

本发明涉及一种拼装式剪切盒，具体涉及一种用于岩体结构面循环剪切的低法向摩阻拼装式剪切盒，属于岩土工程技术领域。

背景技术

地下工程岩体中一般存在着节理、裂隙、薄弱层等软弱结构面，这些结构面控制着岩体的强度和稳定性，对工程安全至关重要。在地震荷载、水库周期性蓄排水或煤层工作面回采等条件下，岩体会沿着结构面受到循环剪切荷载影响，更进一步弱化岩体力学强度。因此，实验室尺度对岩体结构面进行循环剪切探究其破坏力学机理以及破坏特征对于工程安全分析指导具有重要意义。目前大部分剪切盒主要是能够承受压荷载而难以承受拉荷载，部分能承受拉荷载的剪切盒主要依赖于法向方向位置的固定，从而导致了法向位移监测不可避免的出现误差。基于上述问题，提出了本发明，本发明通过设置拉轴以及凹槽导轨、滚珠、滑块等结构，在可以满足承受循环拉压荷载的同时，尽可能的减小了摩擦，可以满足竖直方向上的自由位移。设备结构简单，易于拆解更换，有助于提高试验机的适用范围，提高试验精度。

发明内容

本发明的目的在于解决在室内剪切实验过程中难以施加循环拉压荷载和试样法向方向位移被限制难以自由变形的技术问题，提供了一种用于岩体结构面循环剪切的低法向摩阻拼装式剪切盒，以满足剪切室内力学试验要求。

本发明的技术方案是：

一种用于岩体结构面循环剪切的低法向摩阻拼装式剪切盒，主要由拉轴1、锁紧套2、高强紧固螺钉3、限位螺钉4、凹槽导轨5、滑块6、翼型板7、高强连接螺钉8、连接板9、上部折板10、螺栓11、紧固件12、下部折板13、螺母14、阶梯螺柱15、凹槽16、滚珠17、连接螺钉18、和滑槽19组成；

拉轴1的截面为T型，其竖直段为圆柱，圆柱端部为外螺纹，剪切盒通过拉轴1与剪切仪器固定端连接；锁紧套2套装在拉轴1的圆柱上，在将剪切盒旋转调整至水平后，通过旋转锁紧套2锁紧剪切盒和剪切仪，保证在实验中其紧密贴合和承受水平的拉伸载荷不产生位移；拉轴1的水平段为方形连接板，凹槽导轨5通过高强紧固螺钉3固定在拉轴1的方形连接板上；拉轴1的方形连接板上下端设置限位螺钉4，用于防止滑块6错位；凹槽导轨5左右两端均设置凹槽16，凹槽16宽度同安装在滑块6内部左右内壁面的滚珠17匹配；滑块6为凹槽结构，其两侧边设有翼型板7，翼型板7上开有通孔；滑块6的凹槽内壁面上均安装滚珠17；翼型板7通过高强连接螺钉8与上部折板10前端的连接板9相连；上部折板10为L型板，其短边与连接板9相连，其长边外表面设置滑槽19；紧固件12通过连接螺钉18和上部折板10相连，横向方向上通过螺栓11和螺母14与上部折板10相连；下部折板13同样为L型板，其长边外表面设置滑槽19，紧固件12通过连接螺钉18和下部折板13相连，横向方向上通过螺栓11和螺母14与下部折板13相连；下部折板13右端含有螺孔，螺孔与阶梯螺柱15一端匹配连接，阶梯螺柱15另一端螺纹和剪切仪加载端匹配连接，下部折板13通过阶梯螺柱15与剪切仪器加载端固定相连。

所述拉轴1的方形连接板的中部预留了连接孔，上下端预留了限位孔。

所述锁紧套2上螺纹与拉轴1上螺纹配套，锁紧套2外表面沿圆周均匀开四个孔。

所述的折板上开有三条滑槽19，滑槽19底部宽度大于螺钉18下部螺柱直径小于螺钉上螺母直径。