一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱制造技术

本发明专利技术属于岩石工程技术领域，公开了一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，包括上剪切箱、下剪切箱、剪切力加载系统和法向力加载系统，所述法向力加载系统与所述上剪切箱连接，所述剪切力加载系统与所述下剪切箱连接，所述上剪切箱的内壁和所述下剪切箱的内壁均覆设有柔性内衬装置。采用本发明专利技术，能够解决岩石直剪试验中因上剪切箱旋转导致岩石试样应力集中的问题，且试验结果准确、科学。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱
本专利技术属于岩石工程
，特别是涉及一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱。
技术介绍
岩石剪切试验是岩石工程领域常用的试验，常用于断层滑移、地热开采、页岩气开采等岩石工程热点问题的研究，对岩石节理面剪切特性的研究有重要的作用。现有的岩石直剪试验装置主体通常由上剪切箱、下剪切箱、剪切力加载系统、法向力加载系统组成。但有关研究显示，现有试验装置并不完善，土样剪切破坏先从边缘开始，在边缘处出现应力集中的现象。具体表现为岩石直剪试验过程中上下剪切箱会发生水平相互错动，在法向力作用下会导致上剪切箱发生旋转，使法向力和剪切力加载区域偏移，加载区域集中作用在试样边缘，进而导致岩石试样出现应力集中的现象，但仍按照应力均布的状态计算，影响试验结果的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，旨在解决岩石直剪试验中因上剪切箱旋转导致岩石试样应力集中的问题，且试验结果准确、科学。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，其包括上剪切箱、下剪切箱、剪切力加载系统和法向力加载系统，所述法向力加载系统与所述上剪切箱连接，所述剪切力加载系统与所述下剪切箱连接，其中，所述上剪切箱的内壁和所述下剪切箱的内壁均覆设有柔性内衬装置。作为本专利技术优选的方案，所述柔性内衬装置包括囊体和流体介质，所述囊体覆设在所述上剪切箱或所述下剪切箱的内壁上，所述流体介质填充于所述囊体中。作为本专利技术优选的方案，所述囊体的内部安装有用于采集所述流体介质的压力数据的压力传感器。作为本专利技术优选的方案，所述囊体的外面与所述上剪切箱或所述下剪切箱的内壁紧密粘接。作为本专利技术优选的方案，所述囊体上设有可供所述流体介质注入及排出的进出口，所述进出口上设有阀门。作为本专利技术优选的方案，所述进出口设置于所述上剪切箱或所述下剪切箱的外壁。本专利技术实施例一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术通过柔性内衬装置的设置，能够自适应地增大其与岩石试样之间的接触面积，柔性内衬装置受到剪切箱的法向应力或剪切应力作用后，能够将剪切箱内壁的应力均匀地传递到岩石试样表面，因此岩石试样不会出现应力集中的现象，满足法向应力和剪切应力需均匀加载到岩石试样表面的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1是本专利技术提供的一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱的结构示意图；图2是于图1所示结构剪切试验时的结构示意图；图3是柔性内衬装置的结构示意图。图中标记：1、上剪切箱，2、下剪切箱，3、柔性内衬装置，31、囊体，32、流体介质，33、压力传感器，34、进出口，35、阀门，4、岩石试样。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1和图2所示，本专利技术优选实施例的一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，其包括上剪切箱1、下剪切箱2、剪切力加载系统和法向力加载系统，所述法向力加载系统与所述上剪切箱1连接并能对所述上剪切箱1加载竖直方向上的法向力，所述剪切力加载系统与所述下剪切箱2连接并能对所述下剪切箱2加载水平方向上的剪切力；其中，所述上剪切箱1的内壁和所述下剪切箱2的内壁均覆设有柔性内衬装置3。试验时，将两个与剪切箱型腔配合的岩石试样4分别装入上剪切箱1和下剪切箱2中，并安装好上剪切箱1和下剪切箱2使两者对齐贴合，此时该柔性内衬装置3在岩石试样4与剪切箱之间形成柔性内衬，能够自适应地增大其与岩石试样4之间的接触面积，柔性内衬装置3受到剪切箱的法向应力或剪切应力作用后，能够将剪切箱内壁的应力均匀地传递到岩石试样4表面，因此岩石试样4不会出现应力集中的现象，满足法向应力和剪切应力需均匀加载到岩石试样4表面的要求。示例性的，如图3所示，为更好地实现将均匀应力加载到岩石试样4外表面，所述柔性内衬装置3包括囊体31和流体介质32，所述囊体31覆设在所述上剪切箱1或所述下剪切箱2的内壁上，所述流体介质32填充于所述囊体31中。由于封闭容器(即囊体31)内流体各处压力是相等的，故当囊体31受到剪切箱的法向应力或剪切应力作用后，囊体31中的流体介质32各处压力等于剪切箱施加的应力，从而使与岩石试样4的接触面上压力均匀分布，进而有效地将均匀应力加载到岩石试样4外表面。示例性的，如图3所示，所述囊体31的内部安装有用于采集所述流体介质32的压力数据的压力传感器33。优选地，所述压力传感器33设有多个，且均匀分布在所述囊体31的内部。需要说明的是，由于压力传感器33的读数与剪切箱加载的应力相等，表明剪切箱加载的应力已经均匀传递到岩石试样4表面，达到岩石剪切实验的要求，保证了试验结果的准确性。示例性的，如图3所示，所述囊体31的外面与所述上剪切箱1或所述下剪切箱2的内壁紧密粘接，以保证囊体31受到剪切箱的法向应力或剪切应力作用时不会从剪切箱的内壁上脱落。示例性的，如图3所示，所述囊体31上设有可供所述流体介质32注入及排出的进出口34，所述进出口34上设有阀门35。由此，可通过流体介质32的注入量来调节囊体31内流体介质32的初始压力，以适应不同种类岩石的剪切试验。示例性的，如图3所示，为方便流体介质32的注入及排出，所述进出口34设置于所述上剪切箱1或所述下剪切箱2的外壁。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，包括上剪切箱、下剪切箱、剪切力加载系统和法向力加载系统，所述法向力加载系统与所述上剪切箱连接，所述剪切力加载系统与所述下剪切箱连接，其特征在于，所述上剪切箱的内壁和所述下剪切箱的内壁均覆设有柔性内衬装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，包括上剪切箱、下剪切箱、剪切力加载系统和法向力加载系统，所述法向力加载系统与所述上剪切箱连接，所述剪切力加载系统与所述下剪切箱连接，其特征在于，所述上剪切箱的内壁和所述下剪切箱的内壁均覆设有柔性内衬装置。


2.如权利要求1所述的用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱，其特征在于，所述柔性内衬装置包括囊体和流体介质，所述囊体覆设在所述上剪切箱或所述下剪切箱的内壁上，所述流体介质填充于所述囊体中。


3.如权利要求2所述的用于分散岩石集中应力的柔性剪切试验箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：党文刚，黄林冲，叶皆显，马建军，李响，陈俊鹏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44