测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒制造技术

本发明专利技术属于岩体力学室内实验技术领域，具体提供一种用于测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒。本发明专利技术旨在解决对于不同形状、不同尺度岩体结构面抗剪强度各向异性的研究成果不足的问题。本发明专利技术的剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒和下剪切盒均包括外盒、调整板、外筒、调整筒和内筒，上剪切盒和下剪切盒的内筒之间形成放置待测试的岩体的容纳腔，其中，上剪切盒中的外盒、调整板、外筒、调整筒和内筒通过螺栓固定连接，下剪切盒中至少内筒可以相对外盒转动任意角度。因此，通过调换不同形状和尺寸的外筒、调整筒和/或内筒，本发明专利技术的剪切盒能够对不同形状、不同尺度的结构面沿任意剪切方向进行直接剪切实验。

【技术实现步骤摘要】
测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒
本专利技术属于岩体力学室内实验领域，具体提供一种用于测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒。
技术介绍
岩石是由单体矿物或碎屑在一定的地质作用下，按一定的规律组合成具有某种联结作用的集合体，岩石是岩体的组成部分。由于岩体与一般物体的重大差别在于它是受结构面纵横切割、具有一定结构的多裂隙体。岩体的变形和强度受结构面控制，因此如何准确地把握结构面的力学特性尤其是剪切变形和强度特性是进行工程岩体稳定性评价的关键。岩体力学室内实验是研究结构面剪切变形和强度特性的重要途径，其中的直接剪切实验以其加载方式灵活和获取参数便捷的特点成为岩体力学室内实验中研究结构面剪切特性的优选实验方法。岩体的结构面形貌复杂且抗剪强度具有各向异性的特点，因此加强结构面抗剪强度的各向异性研究对于认识结构面剪切行为和评价工程岩体稳定性具有重要的科学意义和应用价值。受到前述的直接剪切实验设备的剪切盒的制约，关于不同形状、不同尺度的结构面抗剪强度各向异性的研究成果不足，因此如何对于不同形状、不同尺度的结构面抗剪强度各向异性进行进一步的研究成为亟待解决的问题。相应地，本领域需要一种用于测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决对于不同形状、不同尺度岩体结构面抗剪强度各向异性的研究成果不足的问题，本专利技术提供了一种用于测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒，所述剪切盒包括相向设置的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和所述下剪切盒均包括外盒、内筒以及设置于所述外盒和所述内筒之间的调整组件，所述上剪切盒和所述下剪切盒的内筒之间形成放置待测试的岩体的容纳腔，其中，所述上剪切盒中的外盒、内筒以及调整组件固定连接，所述下剪切盒中至少内筒可以相对外盒转动。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述调整组件包括外筒，所述外筒与所述外盒的位置相对固定，所述内筒能够相对所述外筒转动。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述调整组件包括至少一对调整板，所述调整板与所述外盒固定连接并形成腔体，所述外筒的外侧设置成能够卡置于所述腔体中。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述调整组件还包括设置于所述外筒与所述内筒之间的至少一个调整筒，至少所述内筒能够相对所述外筒转动。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述内筒和所述调整筒均能够相对所述外筒转动，且所述内筒和所述调整筒之间能够相对彼此转动。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述外筒的横截面的外侧为方形，所述外筒的横截面的内侧为圆形，所述调整筒的横截面的外侧和内侧均为圆形，所述内筒的横截面的外侧为圆形，所述内筒的横截面的内侧与待测试的岩体相适应。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述内筒和所述调整筒能够相对所述外筒转动，且所述内筒和所述调整筒之间的位置相对固定。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述内筒能够相对所述调整筒转动，且所述调整筒和所述外筒的位置相对固定。在上述剪切盒的优选技术方案中，所述内筒和/或所述调整筒上设置有旋转结构，所述旋转结构设置成能够通过与旋转工具配合使所述内筒和/或所述调整筒相对所述外筒转动。在上述剪切盒的优选技术方案中，至少所述外筒与所述调整筒和/或所述调整筒与所述内筒之间设置有能够确定所述内筒和/或所述调整筒相对所述外筒的转动角度的刻度线。本领域技术人员能够理解的是，在本专利技术的优选技术方案中，通过将剪切盒设置成包括外盒、内筒以及设置于外盒和内筒之间的调整组件，并且上剪切盒和下剪切盒的内筒之间形成放置待测试的岩体的容纳腔的方式，本专利技术的剪切盒能够对岩体结构面试样进行各向异性剪切实验。其中，上剪切盒中的外盒、内筒以及调整组件固定连接，下剪切盒中至少内筒可以相对外盒转动，通过这样的设置不仅能够保证上剪切盒的稳定性，又能够将放置于所述容纳腔内的岩体进行任意角度的转动。通过调整组件的设置，可以使不同规格的内筒处于同一尺寸的外盒中，从而仅通过更换内筒即可对不同形状、不同尺度的岩体结构面沿任意剪切方向进行直接剪切实验，克服了现有技术中剪切盒无法对不同形状、不同尺度的结构面进行抗剪强度实验的缺陷，丰富了对岩体结构面抗剪强度各向异性的研究成果。进一步，调整组件包括外筒，外筒卡置在剪切外盒的腔体中，内筒设置于外筒内并与外筒的内壁完全接触。内筒相对于外筒能够转动。通过更换不同规格的内筒，剪切盒能够对不同尺度和形状的岩体结构面试样进行剪切实验。通过将放置于所述容纳腔内的岩体进行任意角度的转动，剪切盒能够对不同形状、不同尺度的岩体结构面沿任意剪切方向进行直接剪切实验。更进一步，调整组件还包括至少一对调整板和至少一个调整筒。外筒卡置在调整板和剪切外盒形成的腔体中，调整筒设置在外筒和内筒之间。调整筒的外壁与外筒的内壁完全接触，内筒的外壁与调整筒的内壁完全接触。其中，至少内筒可以相对于外筒转动。通过增减或者更换调整组件的个数和形状，同时调整与待测试的岩体对应的内筒，剪切盒即可对不同形状、不同尺度的岩体结构面试样进行各向异性剪切实验。并且，调整组件和内筒的配套设置降低了剪切盒的生产成本。具体而言，不同的岩体对应不同的容纳腔即不同的内筒，在对不同岩体进行实验时，只需更换内筒即可，若没有调整组件，则由于内筒的径向厚度较大、规格增多，因此内筒的成本增加。鉴于此，通过增减或者更换调整组件中的调整板和/或外筒和/或调整筒设置，即可使内筒的厚度较小、规格减少，如保持调整板和外筒不变，当岩体的径向尺寸较小(即容纳腔的径向尺寸较小)的时候，增加调整筒的个数，而当岩体的径向尺寸较大的时候，减少调整筒的个数，这样一来，无论岩体的径向尺寸如何，内筒的壁厚相对于没有设置调整筒时的内筒的壁厚都较薄，而且调整筒和内筒可以相互调换、匹配并重复使用，因此降低了内筒的生产成本进而降低了剪切盒的生产成本。也就是说，通过调换不同形状和尺寸的外筒、调整筒和/或内筒来改变放置待测试岩体的容纳腔的形状和大小，将放置待测试岩体的内筒转动不同的角度，满足不同尺度和不同形状的岩体结构面试样剪切各向异性的测试要求，使得剪切盒能够对不同形状、不同尺度的结构面沿任意剪切方向进行直接剪切实验。附图说明下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式，附图中：图1A是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的主视图一；图1B是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的左视图一；图1C是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的俯视图一；图2A是本专利技术的剪切盒的一种实施例的下剪切盒的主视图一；图2B是本专利技术的剪切盒的一种实施例的下剪切盒的左视图一；图2C是本专利技术的剪切盒的一种实施例的下剪切盒的俯视图一；图3A是旋转扳手的主视图；图3B是旋转扳手的左视图；图3C是旋转扳手的俯视图；图4A是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的主视图二；图4B是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的左视图二；图4C是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的俯视图二；图5A是本专利技术的剪切盒的一种实施例的下剪切盒的主视图二；图5B是本专利技术的剪切盒的一种实施例的下剪切盒的左视图二；图5C是本专利技术的剪切盒的一种实施例的下剪切盒的俯视图二；图6A是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的主视图三；图6B是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上剪切盒的左视图三；图6C是本专利技术的剪切盒的一种实施例的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒，其特征在于，所述剪切盒包括相向设置的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和所述下剪切盒均包括外盒、内筒以及设置于所述外盒和所述内筒之间的调整组件，所述上剪切盒和所述下剪切盒的内筒之间形成放置待测试的岩体的容纳腔，其中，所述上剪切盒中的外盒、内筒以及调整组件固定连接，所述下剪切盒中至少内筒可以相对外盒转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于测试岩体结构面剪切各向异性的剪切盒，其特征在于，所述剪切盒包括相向设置的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和所述下剪切盒均包括外盒、内筒以及设置于所述外盒和所述内筒之间的调整组件，所述上剪切盒和所述下剪切盒的内筒之间形成放置待测试的岩体的容纳腔，其中，所述上剪切盒中的外盒、内筒以及调整组件固定连接，所述下剪切盒中至少内筒可以相对外盒转动。2.根据权利要求1所述的剪切盒，其特征在于，所述调整组件包括外筒，所述外筒与所述外盒的位置相对固定，所述内筒能够相对所述外筒转动。3.根据权利要求2所述的剪切盒，其特征在于，所述调整组件包括至少一对调整板，所述调整板与所述外盒固定连接并形成腔体，所述外筒的外侧设置成能够卡置于所述腔体中。4.根据权利要求2所述的剪切盒，其特征在于，所述调整组件还包括设置于所述外筒与所述内筒之间的至少一个调整筒，至少所述内筒能够相对所述外筒转动。5.根据权利要求4所述的剪切盒，其特征在于，所述内筒和所述调整筒均能够相对所述外筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁生文，郑博文，郭松峰，黄晓林，邹宇，梁宁，马丽娜，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11