專利名稱：直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及到試驗(yàn)“使用攜帶式剪切儀測定結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度” 中結(jié)構(gòu)面模型的制作環(huán)節(jié)，適合固定結(jié)構(gòu)面試樣的平面尺寸范圍為5CmX5Cm-13CmX13Cm。
背景技術(shù)：
巖土工程中為了評價(jià)巖體結(jié)構(gòu)面的穩(wěn)定性，需要通過直剪試驗(yàn)得到結(jié)構(gòu)面的抗剪 強(qiáng)度指標(biāo)。抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是地質(zhì)、水利、交通等相關(guān)工程中工程設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性評價(jià)中非常 重要的參數(shù)之一，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)如果不可靠將直接導(dǎo)致工程應(yīng)用時(shí)造成較大偏差。在使用 XJ-I型攜帶式剪切儀進(jìn)行傳統(tǒng)的直剪試驗(yàn)中，要先制作結(jié)構(gòu)面模型，在制作過程中存在較 多不足有待改進(jìn)，其中很重要的一點(diǎn)不足敘述如下澆注時(shí)，在半個(gè)樣模內(nèi)加少量的水泥砂 漿，將試樣居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平；同時(shí)保持剪切方向與模 具框長邊方向一致，隨后注入水泥砂漿填滿搗實(shí)。在完成以上操作后，由于水泥砂漿的流 動性以及結(jié)構(gòu)面試樣的重力作用，結(jié)構(gòu)面調(diào)整水平后在水泥砂漿凝固過程中發(fā)生不均勻沉 降。由于結(jié)構(gòu)面試樣不均勻沉降，將產(chǎn)生以下幾種后果。第一種情況是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面不 再水平，出現(xiàn)了誤差角，所制結(jié)構(gòu)面模型在進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)，結(jié)構(gòu)面與儀器所加豎直力不 能垂直，導(dǎo)致豎直力與剪切方向是不垂直的；第二種情況是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面高出樣模邊框不到 4-5mm，通過大量統(tǒng)計(jì)，結(jié)構(gòu)面平均會下降2_3mm，這時(shí)結(jié)構(gòu)面只高出水泥面l_2mm，在進(jìn)行 直剪試驗(yàn)時(shí)，在豎直力和水平力作用下，會發(fā)生上下兩個(gè)模型的水泥之間摩擦受剪的情況， 導(dǎo)致水平壓力表讀數(shù)偏大；第三種情況是結(jié)構(gòu)面下沉至水泥砂漿中，導(dǎo)致此結(jié)構(gòu)面模型制 作失敗，該結(jié)構(gòu)面試樣作廢。綜上所述，三種情況都將嚴(yán)重影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠 性。因此，如果能通過結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾消除結(jié)構(gòu)面的不均勻沉降，避免以上三種情況 的出現(xiàn)，將會很大程度上提高直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。本發(fā)明旨在消除上述所提 的不均勻沉降，通過使用固定框?qū)⒔Y(jié)構(gòu)面試樣固定不動，避免了不均勻沉降的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決結(jié)構(gòu)面模型制作時(shí)存在不均勻沉降的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一 種固定結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾。該防沉降夾不僅結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、拆卸容易而且造價(jià)不 高，經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠。為了解決上述結(jié)構(gòu)面不均勻沉降問題，所提出的技術(shù)方案如下直剪試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾包括以下幾部分外框架、活動長板2塊、橡膠薄 片2塊、小型圓柱螺旋拉伸彈簧2個(gè)、彈簧固定環(huán)4個(gè)、擰緊螺栓4個(gè)；外框架為長方形框 架，一端開口，由兩根等長的截面為長方形的長條鋼桿(以下簡稱長桿)和一根短條鋼桿 (以下簡稱短桿)組成，兩根長桿平行并通過短桿連接，每根長桿的內(nèi)側(cè)均挖有滑槽，呈倒 下的“T字形”，供活動長板的兩端在滑槽內(nèi)移動，活動長板可以從開口端取出；活動長板為 長方形薄鋼板，其與結(jié)構(gòu)面試樣接觸的一側(cè)貼有摩擦系數(shù)大的橡膠薄片，其兩端有與“T字形”凹槽相吻合的固定端；彈簧為拉伸彈簧，端部結(jié)構(gòu)型式為圓鉤環(huán)型，代號L 11(摘自GB/ T1239. 6-1992)；彈簧固定環(huán)有螺紋的一端通過擰緊螺栓固定在活動長板上，有固定環(huán)的一 端用于連接彈簧。結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾，外框架的長桿長為20cm，截面為長方形，短邊長為1cm， 長邊長為2cm ；長桿上的凹槽呈倒下的“T字形”，"T字形”翼緣長為1. 4cm,寬為0. 3cm,梁 肋部分長0. 3cm,寬0. 4cm ；短桿為實(shí)心桿，長18cm，截面為長方形，短邊長為1cm，長邊長 為2cm ；活動長板鋼板部分長為18cm，寬為2cm，厚為0. 5cm，橡膠薄片部分長17. 6cm,寬為 2cm，厚0. 3cm，橡膠薄片兩端各距框架0. 2cm ；長板兩端的固定端呈“Τ字形”，“Τ字形”翼緣 長為1. 4cm,寬為0. 3cm，梁肋部分長0. 3cm,寬0. 4cm，厚0. 5cm ；長板上兩個(gè)螺紋孔洞，直徑 為0. 2cm,圓心距兩邊寬均為1. 5cm ；圓心距上、下底邊均為Icm ；拉伸彈簧材料截面直徑為 1.2mm，有效圈數(shù)25圈，自由高度40mm，彈簧中徑10mm。由于XJ-I型攜帶式剪切儀所搭配的制作模具的尺寸限制，對結(jié)構(gòu)面試樣的規(guī)格 要求為長軸8-lOcm，高約7-8cm的近似方塊體；根據(jù)以上各部件的尺寸設(shè)計(jì)，本防沉降夾適 合于平面尺寸范圍為5cmX5cm-13cmX13cm的結(jié)構(gòu)面試樣。本發(fā)明的技術(shù)效果是將用彈簧連接的兩塊活動長板拉開，外框架放置在澆注模 具側(cè)板的頂面上，調(diào)整兩塊長板，使其內(nèi)側(cè)與結(jié)構(gòu)面試樣貼緊，通過彈簧的收縮力將結(jié)構(gòu)面 夾緊固定好，保證了結(jié)構(gòu)面試樣在水泥砂漿中不發(fā)生不均勻沉降。


圖1是結(jié)構(gòu)面試樣的固定框俯視2是A向局部示意3是活動長板俯視4是活動長板側(cè)視1中，1-外框架的長桿；2-長桿內(nèi)凹槽；3-橡膠薄片；4-擰緊螺栓；5-活動長板 薄鋼板；6-小型圓柱螺旋拉伸彈簧；7-彈簧固定環(huán)；8-外框架的短桿；9-尺寸為ScmXScm 的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)面試樣。圖2中，2-長桿內(nèi)凹槽。圖3中，3-橡膠薄片；5-活動長板薄鋼板；10-活動長板端部。圖4中，3-橡膠薄片；5-活動長板薄鋼板；10-活動長板端部。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參照圖1到圖4，直剪試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾包括以下幾部分外框架、活動 長板2塊、橡膠薄片(3)2塊、小型圓柱螺旋拉伸彈簧(6)2個(gè)、彈簧固定環(huán)(7)4個(gè)、擰緊螺 栓個(gè)；外框架為長方形框架，一端開口，由兩根等長的截面為長方形的長條鋼桿(1) (以下簡稱長桿)和一根短條鋼桿(8)(以下簡稱短桿)組成，兩根長桿(1)平行并通過短 桿⑶連接，每根長桿⑴的內(nèi)側(cè)均挖有滑槽O)，呈倒下的“T字形”，供活動長板的兩端 (10)在滑槽( 內(nèi)移動；活動長板為長方形薄鋼板(5)，其與結(jié)構(gòu)面試樣接觸的一側(cè)貼有摩 擦系數(shù)大的橡膠薄片(3)，其兩端有與“T字形”凹槽相吻合的固定端(10)；彈簧(6)彈簧為拉伸彈簧，呈圓柱狀，端部結(jié)構(gòu)型式為圓鉤環(huán)型，代號L II ；彈簧固定環(huán)(7)有螺紋的一 端通過擰緊螺栓固定在活動長板( 上，有固定環(huán)的一端用于連接彈簧(6)。為了說明直剪試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾的操作過程，本實(shí)施以尺寸為ScmXScm 的結(jié)構(gòu)面試樣的模型制作過程為例進(jìn)行說明。(1)結(jié)構(gòu)面試樣的澆筑與調(diào)平結(jié)構(gòu)面模型制作前，在模具前后側(cè)板內(nèi)壁涂上一層薄黃油層，并復(fù)上一張牛皮紙， 以使制作好的模型易與前后側(cè)板內(nèi)壁脫離，然后在半個(gè)模具內(nèi)加少量的水泥砂漿，將試樣 居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平；同時(shí)保持剪切方向與模具框長邊方
向一致。(2)用防沉降夾固定結(jié)構(gòu)面注入水泥砂漿填滿搗實(shí)，并將水泥砂漿抹平，此時(shí)使用結(jié)構(gòu)面試樣防沉降夾，將兩 個(gè)活動長板( 拉開，再將外框架平放在澆注模具側(cè)板的頂面上，慢慢收縮活動長板(5)， 使活動長板內(nèi)側(cè)的橡膠薄片( 與結(jié)構(gòu)面試樣(9)兩側(cè)面接觸好，貼緊后通過彈簧(6)的 收縮力將試樣夾緊，以阻止結(jié)構(gòu)面發(fā)生不均勻沉降；如果結(jié)構(gòu)面試樣(9)兩相對應(yīng)的側(cè)面 是平行的，則兩塊橡膠薄片C3)與結(jié)構(gòu)面試樣(9)兩個(gè)側(cè)面均達(dá)到整個(gè)側(cè)面相接觸，此時(shí)的 固定效果最好，但如果結(jié)構(gòu)面試樣(9)兩相對應(yīng)的側(cè)面是不平行的，則可以將外框架平放 在澆注模具上之后，在水平面上調(diào)整外框架的位置，保證兩塊橡膠薄片( 中的一塊能與 結(jié)構(gòu)面的一個(gè)側(cè)面盡量完全接觸，此時(shí)另一個(gè)橡膠薄片(3)與結(jié)構(gòu)面另一個(gè)側(cè)面只能局部 貼緊，這種情況下固定效果不能達(dá)到最理想，但是彈簧的收縮力也足以阻止結(jié)構(gòu)面的下沉。(3)結(jié)構(gòu)面模型的凝固與制作模具的拆卸待水泥砂漿凝固(約12h)后，拉開兩個(gè)活動長板(5)，將固定框取下即可；再將制 作好的模型從模具中取出，將模具上的水泥殘?jiān)謇砀蓛?。在制作另一半模型時(shí)因?yàn)橛袎| 條的存在不再需要使用防沉降夾，在空模具前后側(cè)板內(nèi)壁再次涂上一層薄黃油層，并復(fù)上 一張牛皮紙，再加適量砂漿，在模具邊框兩端各放一根開縫墊條，將已凝固的那一半模型倒 轉(zhuǎn)，蓋在另一半模具上對齊；然后從開縫中向空模具中注入砂漿，填滿搗實(shí)，24h,拆去取出 試樣，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣結(jié)構(gòu)面模型就制作完成了。
權(quán)利要求
1.直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾包括以下幾部分外框架、活動長板2塊、橡膠薄 片2塊、小型圓柱螺旋拉伸彈簧2個(gè)、彈簧固定環(huán)4個(gè)、擰緊螺栓4個(gè)；外框架為長方形框 架，一端開口，由兩根等長的截面為長方形的長條鋼桿(以下簡稱長桿)和一根短條鋼桿 (以下簡稱短桿)組成，兩根長桿平行并通過短桿連接，每根長桿的內(nèi)側(cè)均挖有滑槽，呈倒 下的“T字形”，供活動長板的兩端在滑槽內(nèi)移動，活動長板可以從開口端取出；活動長板為 長方形薄鋼板，其與結(jié)構(gòu)面試樣接觸的一側(cè)貼有摩擦系數(shù)大的橡膠薄片，其兩端有與“T字 形”凹槽相吻合的固定端；彈簧為拉伸彈簧，端部結(jié)構(gòu)型式為圓鉤環(huán)型，代號L 11(摘自GB/ T1239. 6-1992)；彈簧固定環(huán)有螺紋的一端通過擰緊螺栓固定在活動長板上，有固定環(huán)的一 端用于連接彈簧。
2.直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾的使用方法，包括以下幾個(gè)步驟1)結(jié)構(gòu)面試樣的澆筑與調(diào)平結(jié)構(gòu)面模型制作前，在模具前后側(cè)板內(nèi)壁涂上一層薄黃 油層，并復(fù)上一張牛皮紙，以使制作好的模型易與前后側(cè)板內(nèi)壁脫離，然后在半個(gè)模具內(nèi)加 少量的水泥砂漿，將試樣居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平；同時(shí)保持 剪切方向與模具框長邊方向一致；2)用防沉降夾固定結(jié)構(gòu)面注入水泥砂漿填滿搗實(shí)，并將水泥砂漿抹平，此時(shí)使用結(jié) 構(gòu)面試樣防沉降夾，將兩個(gè)活動長板拉開，再將外框架平放在澆注模具側(cè)板的頂面上，慢慢 收縮活動長板，使活動長板內(nèi)側(cè)的橡膠薄片與結(jié)構(gòu)面試樣兩側(cè)面接觸好，貼緊后通過彈簧 的收縮力將試樣夾緊，以阻止結(jié)構(gòu)面發(fā)生不均勻沉降；如果結(jié)構(gòu)面試樣兩相對應(yīng)的側(cè)面是 平行的，則兩塊橡膠薄片與結(jié)構(gòu)面試樣兩個(gè)側(cè)面均達(dá)到整個(gè)側(cè)面相接觸，此時(shí)的固定效果 最好，但如果結(jié)構(gòu)面試樣兩相對應(yīng)的側(cè)面是不平行的，則可以將外框架平放在澆注模具上 之后，在水平面上調(diào)整外框架的位置，保證兩塊橡膠薄片中的一塊能與結(jié)構(gòu)面的一個(gè)側(cè)面 盡量完全接觸，此時(shí)另一個(gè)橡膠薄片與結(jié)構(gòu)面另一個(gè)側(cè)面的只能局部貼緊，這種情況下固 定效果不能達(dá)到最理想，但是彈簧的收縮力也足以阻止結(jié)構(gòu)面的下沉；3)結(jié)構(gòu)面模型的凝固與制作模具的拆卸待水泥砂漿凝固(約12h)后，拉開兩個(gè)活動 長板，將防沉降夾取下即可；再將制作好的模型從模具中取出，將模具上的水泥殘?jiān)謇砀?凈；在制作另一半模型時(shí)因?yàn)橛袎|條的存在不再需要使用防沉降夾，在空模具前后側(cè)板內(nèi) 壁再次涂上一層薄黃油層，并復(fù)上一張牛皮紙，再加適量砂漿，在模具邊框兩端各放一根開 縫墊條，將已凝固的那一半模型倒轉(zhuǎn)，蓋在另一半模具上對齊；然后從開縫中向空模具中注 入砂漿，填滿搗實(shí)，24h后，拆去取出試樣，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣結(jié)構(gòu)面模型就制作完成了。
3.如權(quán)利要求1所述的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾，其特征在于由兩根等長的 截面為長方形的長條鋼桿和一根短條鋼桿組成，兩根長桿平行并通過短桿連接，每根長桿 的其中一側(cè)均挖有長條形的滑槽。
4.如權(quán)利要求1或2所述的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾，其特征在于活動長板 為長方形薄鋼板，其與結(jié)構(gòu)面試樣接觸的一側(cè)貼有摩擦系數(shù)大的橡膠薄片，其兩端有與長 條形凹槽相吻合的固定端。
5.如權(quán)利要求1所述的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾，其特征在于小型圓柱螺旋 拉伸彈簧，其端部結(jié)構(gòu)型式為圓鉤環(huán)型，代號L II。
全文摘要
直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾涉及到XJ-1型攜帶式剪切儀測定巖體中結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度參數(shù)試驗(yàn)；包括外框架、活動長板、橡膠薄片、小型圓柱螺旋拉伸彈簧、彈簧固定環(huán)、擰緊螺栓。剪切試驗(yàn)前的結(jié)構(gòu)面模型的制作過程中，在半個(gè)樣模內(nèi)加少量的水泥砂漿，將試樣居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平，注入水泥砂漿填滿搗實(shí)；此時(shí)通過觀察會發(fā)現(xiàn)，由于水泥砂漿的流動性和結(jié)構(gòu)面試樣的重力作用，結(jié)構(gòu)面在水泥砂漿中發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致水泥砂漿凝固時(shí)，產(chǎn)生了三種對試驗(yàn)結(jié)果影響很大的后果。在結(jié)構(gòu)面模型制作時(shí)，通過使用結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降夾，將結(jié)構(gòu)面夾緊使其固定不動，避免了其發(fā)生不均勻沉降。本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號E02D1/00GK102061685SQ201010557940
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者倪衛(wèi)達(dá), 吳建川, 徐偉, 滑帥, 胡新麗, 鄒宗興 申請人:徐偉, 胡新麗, 鄒宗興