適用于節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)的制樣剪切裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種適用于節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)的制樣剪切裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)理巖體的工程力學(xué)參數(shù)是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)，其取值是否合理直接關(guān)系到工程的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
[0003]巖體作為長(zhǎng)期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，包含大量不連續(xù)結(jié)構(gòu)面如:斷層、節(jié)理、層理、裂隙等，這些結(jié)構(gòu)面相互交切形成了特定的巖體結(jié)構(gòu)，巖體介質(zhì)特有的這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征，使其工程力學(xué)參數(shù)的確定變得十分困難。
[0004]長(zhǎng)期以來，如何合理地確定節(jié)理巖體的工程力學(xué)參數(shù)一直是巖石力學(xué)界廣泛關(guān)注而又未能很好解決的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。大量工程實(shí)踐表明，節(jié)理巖體的破壞主要表現(xiàn)為巖體內(nèi)部節(jié)理閉合、張開和擴(kuò)展形成貫通滑移通道的破壞，該破壞模式下節(jié)理巖體強(qiáng)度特性及節(jié)理和巖橋的變形、破壞發(fā)展規(guī)律等問題至今仍沒有很好地解決。
[0005]室內(nèi)直接剪切試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱直剪試驗(yàn))是解決上述問題最直接有效的手段。由于采樣的困難，室內(nèi)試驗(yàn)研宄常在類巖石材料試體中預(yù)制節(jié)理來模擬節(jié)理巖體，現(xiàn)有技術(shù)中在制作模擬節(jié)理巖體中，是采用在模型中插入一定厚度的薄鋼片構(gòu)成模擬節(jié)理結(jié)構(gòu)。例如，Reyes, Einstein (1991)在模型中插入厚度為0.25mm的薄鋼片，劉遠(yuǎn)明(2007)在模型中插入厚度0.3mm的薄鋼片模擬節(jié)理?，F(xiàn)有技術(shù)在制作節(jié)理巖體模型中主要存在以下幾個(gè)方面冋題:
[0006](I)預(yù)制節(jié)理巖體的模具缺少節(jié)理定位裝置，制模過程中可能造成節(jié)理幾何形狀發(fā)生變化；
[0007](2)現(xiàn)有技術(shù)不適合多節(jié)理巖體模型的制作；
[0008]( 3 )現(xiàn)有技術(shù)在試驗(yàn)過程中需要對(duì)節(jié)理巖體試樣進(jìn)行脫模、裝樣等工序，可能對(duì)巖體結(jié)構(gòu)造成損傷，影響試驗(yàn)結(jié)果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)的制樣剪切裝置，其能夠保證節(jié)理幾何尺寸的精度，適用于復(fù)雜節(jié)理巖體試樣的制備，同時(shí)可以將該裝置轉(zhuǎn)化為剪切裝置，從而減少試樣因脫模、裝樣環(huán)節(jié)造成的影響。
[0010]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種適用于節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)的制樣剪切裝置，其包括一制樣組件、一節(jié)理成型組件和一直剪裝置轉(zhuǎn)化組件，
[0012]該制樣組件包括一筒體，該筒體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁為擋板，每個(gè)擋板是包括兩個(gè)板體，其間通過設(shè)置可拆的固定結(jié)構(gòu)固為一體，兩個(gè)板體之間的縫隙平行于所述筒體的軸線且相互對(duì)齊設(shè)置，且該縫隙通過密封件密封；
[0013]該節(jié)理成型組件包括上下兩個(gè)定位件和節(jié)理成型件，每個(gè)所述定位件上設(shè)有定位結(jié)構(gòu)，使得所述節(jié)理成型件固定在兩個(gè)定位件上且可由上定位件上抽出；所述節(jié)理成型組件與所述制樣組件之間設(shè)置可拆的固定結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)節(jié)理成型組件與所述制樣組件相結(jié)合固定為一體時(shí)，所述下定位件可拆地固定在所述筒體的下端，封邊筒體的下底面，所述節(jié)理成型件平行于所述筒體軸線地置于所述筒體中且與兩個(gè)所述側(cè)壁的所述縫隙相對(duì)應(yīng)，所述上定位件可拆地固定在所述筒體的上端面上，構(gòu)成節(jié)理巖體成型模具；
[0014]該直剪裝置轉(zhuǎn)化組件包括兩對(duì)側(cè)板，兩對(duì)側(cè)板分別與所述筒體的兩側(cè)端面之間設(shè)置可拆的固定結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)通過該可拆固定結(jié)構(gòu)將所述側(cè)板與所述筒體固定后形成剪切盒，每對(duì)側(cè)板的接縫與所述筒體上兩個(gè)板體之間的縫隙對(duì)應(yīng)。
[0015]優(yōu)選地，所述筒體為四邊形截面，其有四塊側(cè)板固定連接，其中相對(duì)設(shè)置的一對(duì)側(cè)板為，每塊側(cè)板為一整塊板構(gòu)成，形成底板，相對(duì)設(shè)置的另一對(duì)側(cè)板為所述擋板。
[0016]所述擋板中的兩個(gè)板體之間的所述縫隙的密封件可以是固定在兩個(gè)板體之間的橡膠墊，也可以是夾設(shè)在兩個(gè)板體之間的一成縫中間板，該成縫中間板與相鄰的兩個(gè)板體通過設(shè)置的可拆的固定結(jié)構(gòu)固為一體。
[0017]優(yōu)選地，所述擋板中兩個(gè)板體之間的所述縫隙的寬度為5-10_。該縫隙如果過窄，在進(jìn)行直剪試驗(yàn)中，施加法向力，兩個(gè)板體很容易接觸上，這樣，施加的壓力就沒有作用的巖體試件上。但如果該縫隙過寬，在直剪試驗(yàn)中，剪切面就不容易確保為水平面，而形成斜面剪切了。
[0018]所述節(jié)理成型件的寬度不宜過窄。優(yōu)選地，該節(jié)理成型件的寬度不小于試件剪切長(zhǎng)度的1/4 ;或者，上定位板的寬高比A1/L1 > 1/3。
[0019]所述可拆的固定結(jié)構(gòu)為螺栓連接結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，將所述擋板的兩個(gè)板體和其間的成縫中間板固為一體的可拆的固定結(jié)構(gòu)為貫穿該兩個(gè)板體和夾設(shè)在兩個(gè)板體之間的成縫中間板的至少兩根螺桿固定裝置。
[0021]優(yōu)選地，所述節(jié)理成型組件中的下定位件由至少兩塊板體組成，其中一塊板體上設(shè)置所述定位結(jié)構(gòu)，各個(gè)板體與所述筒體的端面之間設(shè)置可拆的固定結(jié)構(gòu)。而各個(gè)板體之間沒有固定結(jié)構(gòu)。
[0022]一個(gè)優(yōu)選方案為，所述下定位件包括三塊板，其中，邊上的兩塊板分別與四邊形截面筒體中的一整塊板和其兩端固連的作為擋板中的一個(gè)板體固連形成托底板，中間的板上設(shè)置固定所述節(jié)理成型件的條縫，該中間的板與擋板的縫隙兩側(cè)的兩個(gè)板體固連。
[0023]所述節(jié)理成型組件中，所述節(jié)理成型件可以是為矩形片材，也可以是其橫截面形狀為折線型或鋸齒型的片材，所述上下定位件上的定位結(jié)構(gòu)為與節(jié)理成型件橫截面匹配的條縫。
[0024]所述條縫在所述定位件上設(shè)置若干個(gè)，以在模擬節(jié)理巖體中形成多個(gè)節(jié)理。
[0025]對(duì)應(yīng)于所述矩形片材的節(jié)理成型件，在若干條縫中，條縫的走向可以是相同的，也可以是不同的，還可以是交叉的形態(tài)。
[0026]所述節(jié)理成型件可以是鐵片、砂紙或粗布中的一種或幾種。
[0027]使用上述制樣剪切裝置進(jìn)行制樣和剪切試驗(yàn)的方法是:
[0028]步驟1:將所述制樣組件和所述節(jié)理成型組件固為一體，構(gòu)成節(jié)理巖體成型模具；
[0029]步驟2:在該節(jié)理巖體成型模具中倒入試樣材料，振搗，靜置，使之成型；
[0030]步驟3:取出節(jié)理成型件，在巖體中形成節(jié)理結(jié)構(gòu)；
[0031]步驟4:將模具和澆注巖體一體件立起來，這時(shí)所述擋板垂直設(shè)置，拆除與筒體固結(jié)的節(jié)理成型組件中的上下定位件，并拆除構(gòu)成擋板的兩個(gè)板體的可拆的固定結(jié)構(gòu)及兩個(gè)板體之間的密封件；
[0032]步驟5:在筒體的兩個(gè)端面上通過可拆的固定結(jié)構(gòu)分別固定上所述直剪裝置轉(zhuǎn)化組件中的兩個(gè)側(cè)板，構(gòu)成剪切盒；
[0033]步驟6:實(shí)施直剪試驗(yàn)，在剪切盒的上頂面上施加法向力，固定下部所述擋板對(duì)應(yīng)的巖體，對(duì)一側(cè)的上部擋板施加推力；或者，對(duì)一側(cè)的上部擋板施加一個(gè)方向的推力，對(duì)另一側(cè)的下部擋板施加一個(gè)相反方向的推力。
[0034]本實(shí)用新型提供的適用于節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)的制樣剪切裝置，通過其中的節(jié)理成型組件可以將節(jié)理成型件穩(wěn)定地固定在模具中，很好地解決了制模過程中可能造成節(jié)理幾何形狀發(fā)生變化的問題，而且可以很方便地在巖體模型中成型多個(gè)節(jié)理結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)置直剪裝置轉(zhuǎn)化組件，就可以構(gòu)成制樣和直剪試驗(yàn)雙功能的制樣剪切裝置，在通過制樣裝置制成巖體之后，不用將巖體全部脫出模具，只需要將節(jié)理成型組件拆除，讓模具的兩個(gè)擋板分離開并露出其間的縫隙，再將直剪裝置轉(zhuǎn)化組件的四塊側(cè)板安裝在筒體的兩個(gè)端面上，就可以進(jìn)行直剪試驗(yàn)了。本實(shí)用新型提供的制樣剪切裝置，不需要對(duì)節(jié)理巖體試樣進(jìn)行脫模、裝樣等工序，避免了對(duì)巖體結(jié)構(gòu)造成的損傷，確保試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)。
[0035]本實(shí)用新型解決了目前節(jié)理巖體模型制作過程中節(jié)理幾何形狀精度較低，無法制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)面及脫模、裝樣過程中可能對(duì)結(jié)構(gòu)面造成破壞的問題，使用本實(shí)用新型可以制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)面形態(tài)的節(jié)理巖體模型，提高直剪試驗(yàn)的整體可靠性。
[0036]下面通過附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0037]圖1為本實(shí)用新型提供的制樣裝置及制樣剪切裝置中主要體現(xiàn)制樣組件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖2為本實(shí)用新型提供的制樣裝置及制樣剪切裝置中左右擋板的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖3為本實(shí)用新型提供的制樣裝置及制樣剪切裝置中的節(jié)理成型組件的主要結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖4為本實(shí)用新型提供的制樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖5為在圖4所示的制樣裝置中澆注了制作巖體的材料后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖6為在圖5的基礎(chǔ)上，將節(jié)理成型件拔出后的制樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖7為將圖6所示的裝置立起來后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖8為本實(shí)用新型提供的制樣剪切裝置中的直剪裝置轉(zhuǎn)化組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖9為將圖7所述的裝置中，將節(jié)理成型組件中的上下定位件除去，將圖8所述的直剪裝置轉(zhuǎn)化組件安裝就位形成剪切盒并進(jìn)行直剪試驗(yàn)施力的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]其中:1:底板；2:擋板；21:縫隙；21a成縫中間板；3托底板；4:貫穿長(zhǎng)螺桿；5:固定短螺桿；6:上定位板；7:下定位板；8:節(jié)理成型件；8直剪裝置轉(zhuǎn)化板。
【具體實(shí)施方式】
[0047]本實(shí)用新型提供的適用于節(jié)理巖體直剪試驗(yàn)的制樣剪切裝置，其包括一制樣組件、一節(jié)理成型組件和一直剪裝置轉(zhuǎn)化組件。
[0048]如圖1所示，該制樣組件包括一四邊形截面的筒體，其有四塊側(cè)板體通過固定短螺桿5固定連接，該四塊側(cè)板可以均為一整塊板，也可以是如圖1所示，其中相對(duì)設(shè)置的一對(duì)側(cè)板體為，每塊側(cè)板體為一整塊板構(gòu)成，形成底板I ;相對(duì)設(shè)置的另一對(duì)側(cè)板體為擋板2，各自包括兩個(gè)板體，兩個(gè)板體之間的縫隙21平行于所述筒體的軸線且兩個(gè)擋板的縫隙相互對(duì)齊設(shè)置，且該縫隙21通過密封件密封；擋板2中的兩個(gè)板體之間的所述縫隙21的密封件可以是固定在兩個(gè)板體之間的橡膠墊，而更好的一種實(shí)施方式是夾設(shè)在兩個(gè)板體之間的一成縫中間板21a，該成縫中間板21a與相鄰的兩個(gè)板體通過設(shè)置的可拆的固定結(jié)構(gòu)例如為貫穿該兩個(gè)板體和成縫中間板21a的至少兩根貫穿長(zhǎng)螺桿4固為一體。
[0049]擋板2中兩個(gè)板體之間設(shè)置的成縫中間板21a的寬度是有所要求的，該縫隙21如果過窄，在進(jìn)