专利名称：一种岩石室内直剪试验的剪切盒装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及岩石室内直剪试验技术，更具体涉及一种岩石室内直剪试验的剪切盒装置，属于岩石力学技术领域。
背景技术：
岩石及结构面的室内直剪试验通常采用平推法，将岩石样品置于下剪切盒内，将上剪切盒盖在岩石样品上，在上、下剪切盒之间预留一定宽度的剪切缝，在上剪切盒上施加法向载荷，在下剪切盒上施加剪切载荷，使岩石样品发生剪切破坏并以此来测量其剪切强度。根据国家相关试验规范，在进行直剪试验时，法向载荷和剪切载荷的作用方向应通过岩石样品预定剪切面的几何中心。在目前的岩石室内直剪试验中，上剪切盒是直接罩在岩石样品上的，岩石样品在法向载荷作用下会产生压缩变形，为了确保法向载荷能够传递到岩石样品上而不是由剪切盒承担，必须在上下剪切盒之间预留一定宽度的剪切缝，但由于岩石试样加工存在差异，岩石样品的高度各不相同，导致不同样品试验时的预留剪切缝宽度各不相同，无法保证剪切载荷通过预定剪切面的几何中心，在试验中经常发生岩石样品被扭断而不是剪断的现象，导致试验失败。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种岩石室内直剪试验的剪切盒装置。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为岩石室内直剪试验的剪切盒装置， 包括上剪切盒，下剪切盒，以及设置在上剪切盒边壁上的反力支座，所述的上剪切盒的盒体上下为贯通状，在上剪切盒和下剪切盒之间设置有一对直列式滚珠排，一对直列式滚珠排相互平行，镶嵌在下剪切盒前后两个壁面顶部的凹槽中。所述的直列式滚珠排4凸出下剪切盒3顶面的高度彡1mm。所述的直列式滚珠排的长度与下剪切盒前后两个内壁面长度一致。由于采用了以上技术方案，本发明的剪切盒装置采用了无顶盖的上剪切盒以及上下剪切盒之间设置直列式滚珠排的结构，无顶盖的上剪切盒确保了法向载荷直接作用在岩石样品上而不是由上剪切盒传递给岩石样品，因此上下剪切盒之间无需预留剪切缝，由于直列式滚珠排的设置，上下剪切盒之间是直接的滑动接触，实现了对岩石样品剪切面的定位，这样就能保证法向载荷和剪切载荷的作用方向通过岩石样品剪切面的几何中心，避免了试样发生扭断而不是剪断的现象。本发明的岩石室内直剪试验的剪切盒装置改变了传统剪切盒的结构，在用于直剪试验时，由于上剪切盒采用无顶盖方式，解决了因试样尺寸加工差异导致的剪切缝宽度无法控制的问题，直列式滚珠排的设置实现了对岩石样品剪切面的定位，避免了岩石样品发生扭断而不是剪断的现象。本发明的剪切盒装置结构简单，易于制造，操作方便，适用性广。
附图为本发明的岩石室内直剪试验的剪切盒装置结构示意图；
具体实施例方式下面结合附图，对本发明作进一步的说明。见附图。岩石室内直剪试验的剪切盒装置，包括上剪切盒1，下剪切盒3。下剪切盒3为一没有上盖的方形盒体，制作材料采用高强度钢，沿剪切运动方向一侧的盒体侧壁开有豁口， 以便给剪切位移留出空间，在下剪切盒3盒体的前后外壁上设置有拉力轴，试验时通过拉力轴施加剪切载荷，在下剪切盒3盒体前后两个壁面顶部开有凹槽，凹槽内分别镶嵌有直列式滚珠排4，所述的直列式滚珠排4凸出下剪切盒3顶面的高度< 1mm，直列式滚珠排4 的长度与下剪切盒3前后两个内壁面长度一致，一对直列式滚珠排4相互平行，以减小摩擦对剪切运动的影响，上剪切盒1置于设在下剪切盒3上的直列式滚珠排4上，上剪切盒1为一上下均无盖的方形盒体，其内空尺寸与下剪切盒3相同，制作材料采用高强度钢，沿剪切运动方向一侧的盒体侧壁设有反力支座2，反力支座2为一条形契块，与设在下剪切盒上的豁口相对应，反力支座2外端面呈圆弧状，以保证施加的反力为线载荷，本发明的岩石室内直剪试验的剪切盒装置的工作原理。试验时，将整个剪切盒装置放置在试验机框架内，在下剪切盒3与试验机框架之间设有滚珠排，以减小摩擦对剪切运动的影响，岩石样品放置于上剪切盒1与下剪切盒3 内，岩石样品上部放置2块法向压力板，在2块法向压力板之间放置滚珠排，以消除摩擦影响，试验机通过法向压力板对岩石样品施加法向载荷，通过反力支座2施加的反力使上剪切盒1保持不动，通过设置在下剪切盒3上的拉力轴按预定方案施加剪切载荷，带动下剪切盒3相对上剪切盒1产生剪切位移，并同时记录法向位移和剪切位移，直至岩石样品发生剪切破坏。整理剪切应力与剪切位移及剪切应力与法向位移的关系曲线，确定岩石样品的剪切强度及剪切各阶段的力学特征。
权利要求
1.岩石室内直剪试验的剪切盒装置，包括上剪切盒(1)，下剪切盒(3)，以及设置在上剪切盒(1)边壁上反力支座O)，其特征在于所述的上剪切盒(1)的盒体上下为贯通状， 在上剪切盒(1)和下剪切盒( 之间设置有一对直列式滚珠排G)，一对直列式滚珠排(4) 相互平行，镶嵌在下剪切盒C3)前后两个壁面顶部的凹槽中。
2.如权利要求1所述的岩石室内直剪试验的剪切盒装置，其特征在于所述的直列式滚珠排的长度为下剪切盒C3)前后两个内壁面长度一致。
3.如权利要求1所述的岩石室内直剪试验的剪切盒装置，其特征在于所述的直列式滚珠排凸出下剪切盒(3)顶面的高度< 1mm。
全文摘要
本发明涉及岩石室内直剪试验技术，更具体涉及一种岩石室内直剪试验的剪切盒装置，属于岩石力学技术领域。岩石室内直剪试验的剪切盒装置，包括上剪切盒，下剪切盒，在上剪切盒和下剪切盒之间设置有一对直列式滚珠排，一对直列式滚珠排相互平行，镶嵌在下剪切盒前后两个壁面顶部的凹槽中。本发明的岩石室内直剪试验的剪切盒装置改变了传统剪切盒的结构，在用于直剪试验时，由于上剪切盒采用无顶盖方式，解决了因试样尺寸加工差异导致的剪切缝宽度无法控制的问题，直列式滚珠排的设置实现了对岩石样品剪切面的定位，避免了岩石样品发生扭断而不是剪断的现象。本发明的剪切盒装置结构简单，易于制造，操作方便，适用性广。
文档编号G01N3/24GK102323142SQ20111026050
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者胡元育, 艾东海, 高红 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所
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