CN205607725U - 携剪试验制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于岩土体力学试验领域，提供一种可节约混凝土用量，同时方便取出浇灌混凝土后的试样的携剪试验制样装置，携剪试验制样装置包括制样盒，所述制样盒包括两块外壁板和两块内壁板，两块内壁板通过其一侧边相接而呈V形，两块外壁板对应设置在两块内壁板的两侧，通过两块内壁板和两块外壁板围成一上部开口的V形槽结构；所述外壁板和内壁板之间为可拆卸连接。另外，还通过设置相应的螺纹柱、钢条和拉绳等结构，通过拉绳调节岩体试样的位置。本实用新型可有效降低混凝土用量，并且在浇灌混凝土时可有效的对岩体试样进行限位约束，确保对岩体试样的位置固定准确，可提高制样成功率，以及降低对携剪试验结果准确性的影响。

Description

携剪试验制样装置

技术领域

本实用新型属于岩土体力学试验领域，尤其涉及一种携剪试验制样装置。

背景技术

岩土体力学试验是地质工作者获取岩土体力学性质的主要技术手段，目前岩土体力学试验主要有携剪试验、点荷载试验、回弹仪试验、碎石土大剪试验、触探仪试验、直剪试验、三轴试验等，而这其中的携剪试验是指携带式剪切仪试验，其具有仪器操作简单，不需要采用形状规则的岩样，同时能够测定岩体结构面、软弱岩石、特殊土的峰值与残余值抗剪强度参数的优点，在岩土体力学试验中被广泛应用。携剪试验结果的准确性与所制试样的优劣有着直接关系，因此，设计一种操作简单，制样效果较好的携剪试验制样装置就显得尤为必要。

目前，携剪试验制样主要有以下三种方法：

方法一：采用长方体盒形制样装置，把结构面一侧岩体放入制样装置中，然后浇灌混凝土，待混凝土凝固一段时间后，取出试样进行结构面另一侧的混凝土浇灌，待另一侧混凝土凝固一段时间后，拆卸制样装置完成制样。该方法直接将岩体试样放入混凝土中进行制样，由于岩体自身有一定重量，直接放入混凝土中将会产生沉降，易导致混凝土渗入岩体结构面中，或者由于不均匀沉降结构面将产生倾斜，或者导致结构面埋入混凝土中，将造成制样失败以及影响携剪试验结果的准确性。

方法二：采用长方体盒形制样装置，并在长方形盒体装置底部设置了垂直螺丝支撑岩体试样；其方法为先调整垂直螺丝支撑岩体试样，再浇灌结构面一侧岩体，然后用石蜡密封结构面，然后直接浇灌上部岩体，待凝固后，拆卸制样装置完成制样。该方法在公开号为CN103234838B，名称为“一种柱状节理结构面剪切的实验方法及装置”的文献中所公开，该方法针对上述方法一的缺点进行了改进，在长方形盒体装置底部设置了垂直螺丝用于支撑和限制岩体，可解决岩体在浇灌混凝土时发生沉降的问题，并在试样浇灌中用石蜡密封结构面，直接浇灌上部岩体。但该方法仍然存在缺点：首先，岩体试样大多为极不规则岩体，采用垂直螺丝支撑岩体，其操作极为复杂、困难，而且制样完成后需要取出试样，垂直螺丝的部位相当于在砂浆、混凝土中形成了空腔，其一方面使砂浆的整体强度降低，在后期携剪试验中可能砂浆先产生破坏，造成试验失败；另一方面，由于垂直螺丝的加入，导致螺丝与混凝土结合，不利于后期混凝土的取出；其次，采用石蜡密封结构面，石蜡可能会渗入结构面中，降低结构面强度，影响携剪试验结果的准确性；而且，石蜡表面极为滑腻，与岩体表面贴合并不能十分紧密，采用石蜡密封结构面后直接浇灌上部混凝土将会使部分混凝土砂浆从石蜡表面渗入结构面中或者渗出制样装置，造成制样失败或者影响携剪试验结果的准确性。

方法三：采用长方体盒形制样装置，并在长方形盒体装置上部设置了夹持岩体的夹持件或者夹持机构；通过夹持件或者夹持机构代替上述方法二中的垂直螺丝，以起到对岩体的支撑、限制作用；通过先用夹持件夹紧岩体，然后再浇灌混凝土，待凝固后取出试样，然后浇灌另一部分混凝土，待另一部分凝固后，拆卸制样装置完成制样。该方法在公开号为CN102061685B，名称为“直剪实验中结构面试样的防沉降夹”，和公开号为CN102410962A，名称为“便携式现场室内两用岩体结构面直剪实验仪”的文献中，均有公开设置夹持件或者夹持机构。该方法针对上述方法一以及方法二的缺点进行了改进，在长方形盒体装置顶部设置了夹持岩体的构件，代替垂直螺丝，可避免在混凝土中留下空隙，同时便于混凝土的取出。但该方法仍然存在缺点：首先，岩体试样大多为极不规则的岩体，其表面凹凸不平，棱角分布，而岩体剪切方向又是固定方向，即不能更换岩体的夹持方向，因此，使用夹持件可能出现岩体无法夹紧或者夹持后岩体仍可沿夹持面滑动的情况；其次，夹持件仅能固定夹持面方向，即只能限制岩体两个侧面，而其余两侧并未固定，夹持牢固性并不可靠；再有，岩体具有一定重量，使用夹持件夹持岩体后，岩体仍可能会沿重力方向产生一定下坠。

另外，上述三种方法均采用长方体盒形的制样装置，其浇灌混凝土的制样盒均呈长方体形，因而需要浇灌混凝土的量较多，而混凝土作为一次性消耗品，长方形盒体将会造成极大的浪费；其次，长方体形的制样盒，当采用直接拔出方式取出浇灌的混凝土时，由于与混凝土接触的面较多，而且浇灌的混凝土为竖直上下，因而不易于取出浇灌后的混凝土；再有，上述三种方法中均未在制样盒上设置相应的把手结构，因此不方便移动和拆卸制样装置，装置结构布局不合理。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种可节约混凝土用量，同时方便取出浇灌混凝土后的试样的携剪试验制样装置；并且在浇灌混凝土时可有效的对岩体试样进行限位约束，确保对岩体试样的位置固定准确，提高制样成功率，以及降低对携剪试验结果准确性的影响。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：携剪试验制样装置，包括制样盒，所述制样盒包括两块外壁板和两块内壁板，两块内壁板通过其一侧边相接而呈V形，两块外壁板对应设置在两块内壁板的两侧，通过两块内壁板和两块外壁板围成一上部开口的V形槽结构；所述外壁板和内壁板之间为可拆卸连接。

进一步的是：两块内壁板相接的侧边通过螺钉可拆卸连接或者通过合叶铰接连接。

进一步的是：在两块外壁板相向的外侧上设置有把手，把手与外壁板通过螺钉可拆卸连接。

进一步的是：还包括螺纹柱、钢条和拉绳；螺纹柱的一端连接在外壁板上与V形槽结构的上部开口对应的侧边上，其另外一端竖直向上延伸；螺纹柱有四个，四个螺纹柱彼此平行，并且四个螺纹柱呈矩形分布；钢条有两个，每个钢条的两端分别设置有调节孔，在；两个调节孔之间设置有两个间隔分布的拉孔；同一钢条上两端的调节孔分别套在一个螺纹柱上，在调节孔下方的螺纹柱上设有调节螺母；两个钢条彼此平行设置；每个拉孔对应设置一根拉绳，并且拉绳的一端与拉孔连接，拉绳的另一端与岩体试样连接。

进一步的是：还包括捆绳，所述捆绳通过十字交叉捆绑方式将岩体试样捆紧，并且十字交叉位于岩体试样顶部和底部；四根拉绳与岩体试样对应连接的一端分别连接在岩体试样顶部捆绳的四个折弯处。

进一步的是：所述拉绳和捆绳均为铁丝或绳索。

进一步的是：还包括两个可自由搭在两块外壁板之间的L形量尺，每个L形量尺上第一边测量面的高度H1为5mm，其第二边测量面的高度H2为10mm。

本实用新型的有益效果是：通过采用具有V形槽结构的制样盒，可减少混凝土用量，同时，由于其呈V形结构，因此取出浇注的混凝土时的阻力更小，更利于混凝土的取出。另外，制样盒的外壁板和内壁板均可通过螺钉进行可拆卸连接，这样整个制样盒可拆卸为多块板材，可减少存储所需空间，更加方便携带和运输等。并且可通过设置把手，便于对制样盒的移动，以及对外壁板的拆卸和组装。另外，还可通过设置相应的螺纹柱、钢条和拉绳等结构，通过拉绳调节岩体试样的位置，拉绳一方面可通过钢条的升降进行调节高低便于对岩体试样位置的微调；另一方面还可起到对岩体试样的托举，可有效避免岩体试样在浇注混凝土时发生下沉现象；由于拉绳分布在岩体试样的四周，因此对岩体试样的约束效果较好，而且更便于对其进行微调。

附图说明

图1为本实用新型所述的携剪试验制样装置的三维视图；

图2为钢条的三维视图；

图3为制样盒的三维视图；

图4为L形量尺局部的三维视图；

图5为捆扎有捆绳以及拉绳后的岩体试样，即携剪试验制样方法第一步后的示意图；

图6为携剪试验制样方法第四步后的示意图；

图7为携剪试验制样方法第五步后的示意图；

图8为携剪试验制样方法第六步中取出的半个携剪试样的示意图；

图9为携剪试验制样方法第九步后的示意图；

图10为整个携剪试样的示意图；

图11为图10的主视图；

图12为图6中局部区域A的放大示意图；

图中标记为：制样盒1、外壁板11、螺孔111、内壁板12、把手2、螺纹柱3、调节螺母31、钢条4、调节孔41、拉孔42、拉绳5、岩体试样6、结构面61、捆绳7、L形量尺8、第一边测量面81、第二边测量面82、混凝土9、螺钉10、第一边测量面的高度H1，第二边测量面的高度H2、两侧混凝土之间的间隙H3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型所述的携剪试验制样装置，包括制样盒1，所述制样盒1包括两块外壁板11和两块内壁板12，两块内壁板12通过其一侧边相接而呈V形，两块外壁板11对应设置在两块内壁板12的两侧，通过两块内壁板12和两块外壁板11围成一上部开口的V形槽结构；所述外壁板11和内壁板12之间为可拆卸连接。

其中，两块内壁板12相接的侧边通过螺钉10可拆卸连接或者通过合叶铰接连接。采用螺钉10连接可方便拆卸成多块平板，以便携带；当然，采用合叶铰接的形式也可实现将两块内壁板12翻转后叠放，以便携带。

本实用新型中，两块外壁板11和两块内壁板12应当按照附图1和附图3中所示进行组装，并且，组装后应当保证整个V形槽结构的密封性较好，能避免后期浇注混凝土的渗漏问题；当然，外壁板11和内壁板12在组装后，其整个V形槽结构的上部开口的各边沿应当平齐，以便于浇注混凝土时更加方便整平。

另外，为了更加便于移动以及拆卸制样盒1，进一步可在两块外壁板11相向的外侧上设置有把手2；把手2的结构可设置成附图中所示的L形折弯板，把手2与外壁板11通过螺钉可拆卸连接。

另外，本实用新型在上述结构的基础上还进一步设置有螺纹柱3、钢条4和拉绳5；螺纹柱3的一端连接在外壁板11上与V形槽结构的上部开口对应的侧边上，其另外一端竖直向上延伸；螺纹柱3有四个，四个螺纹柱3彼此平行，并且四个螺纹柱3呈矩形分布；钢条4有两个，每个钢条4的两端分别设置有调节孔41，在两个调节孔41之间设置有两个间隔分布的拉孔42；同一钢条4上两端的调节孔41分别套在一个螺纹柱3上，在调节孔41下方的螺纹柱3上设有调节螺母31；两个钢条4彼此平行设置；每个拉孔42对应设置一根拉绳5，并且拉绳5的一端与拉孔42连接，拉绳的另一端与岩体试样6连接。其中，可在外壁板11上预先设置螺孔111，以供螺纹柱3的一端进行安装；螺纹柱3与调节螺母31螺纹配合，这样通过调整调节螺母31即可对对应的钢条4的高度进行调节，进而实现对拉绳5的调节，并最终实现对岩体试样6的调整。上述采用由四根拉绳5同时连接到岩体试样6的四个位置上，可在四个方向上给岩体试样6施加拉力，并能克服岩体试样6的重力，使其可悬吊在制样盒1的正中位置，通过采用四根拉绳5对岩体试样6的吊拉，一方面可避免后期浇注混凝土时岩体试样6发生沉降的情况；另一方面，还可防止岩体试样6的转动；而且，还可通过调节各个调节螺母，对岩体试样6的位置进行微调。当然，理论上，本实用新型还可采用更多的拉绳5，以增强对岩体试样6的约束效果。

另外，为了便于拉绳5与岩体试样6之间进行连接，可进一步设置捆绳7，所述捆绳7通过十字交叉捆绑方式将岩体试样6捆紧，并且十字交叉位于岩体试样6顶部和底部；四根拉绳5与岩体试样6对应连接的一端分别连接在岩体试样6顶部捆绳7的四个折弯处。

当然，上述拉绳5和/或捆绳7可采用普通的绳索，也可采用细铁丝；其中优选采用细铁丝，因其柔性好，便于弯折，同时具有较好的定型效果。另外，捆绳7还可采用一次性的扎带代替。

另外，为了更有效的约束岩体试样6，还可进一步设置L形的量尺8，L形量尺8通常设置有两个，通过将其搭在两块外壁板11之间，由两个L形量尺8上的一侧边将岩体试样6夹住，防止岩体试样转动，具体安装结构可参照附图1和附图6中所示。更优选的，为了定量调整岩体试样6的高度，可设置第一边测量面81的高度H1为5mm，其第二边测量面82的高度H2为10mm；这样，在调节岩体试样6的高度位置时，可通过调整调节螺母31后，使岩体试样6上的结构面61调至与L形量尺8的第一边测量面81或者第二边测量面82的上部边沿保持齐平，例如附图12中所示，这样，在浇注混凝土后，结构面61距离混凝土的表面的距离将等于L形量尺8上相应的测量面的高度值，例如，当采用将第一边测量面81分别贴紧在岩体试样6的两侧时，对应的结构面61距离混凝土的表面的距离即为H1，自然的，此时两侧混凝土之间的间隙H3则等于2×H1。

另外，采用本实用新型所述的携剪试验制样装置进行制样的方法，按照如下步骤进行，并具体可参照附图5至附图12所示的多个步骤完成后的结构示意图。

第一步、用记号笔在岩体试样6表面和结构面61所在平面上标出拟进行携剪试验的方向，然后用捆绳7按照十字交叉捆绑方式，将岩体试样6捆紧，十字交叉捆绳7与标记的携剪试验方向呈45°，之后将四根拉绳5的其中一端分别绑扎在十字交叉捆绳7在岩体试样6顶部的四个折弯处；采用记号笔标记岩体试样6和结构面61，以便于后期找寻结构面61剪切方向，以及后期调整岩体试样6的位置。

第二步、组装制样盒1以及安装螺纹柱3和钢条4，将制样盒1放在水平地面上；在两块内壁板12和两块外壁板11围成的V形槽结构的内部面上涂抹一层脱模剂；组装过程中通过可拆卸的螺钉10进行连接以便后期拆卸。另外，脱模剂的作用是用于后期脱模，通常可选用润滑油或者其他类似物料。更优选的，在涂抹一层脱模剂后，还可在脱模剂上再覆盖一层纸张，更利于脱模，纸张选用蜡纸或者普通的纸均可。

第三步、将岩体试样6放置在V形槽结构中部，并保持携剪试验的方向与外壁板11的方向一致；此处所指的携剪试验的方向是根据结构面61发育特点而定的，因此需要结合实际的结构面61发育情况而定。

第四步、将一端已连接在岩体试样6上的拉绳5的另一端分别与对应的拉孔42连接，然后将两个L形量尺8的第一边测量面81分别贴紧在岩体试样6的两侧；之后通过调节螺母31调整钢条4高度，并同时通过调整四根拉绳5绑扎后的长度，使岩体试样6的结构面61与两个L形量尺8的第一边测量面81的上部边沿保持齐平，并使岩体在制样盒1居中位置；在该步骤中，应当通过调整调节螺母31，以使岩体试样6到达理想的位置，具体可参照附图6中所示。

第五步、向V形槽结构内注入混凝土9，边注入混凝土边采用振捣工具振捣混凝土，直到混凝土与V形槽结构的上部开口相平齐时停止注入混凝土，然后平整混凝土表面。

第六步、待上一步注入的混凝土9凝固并达到一定结构强度后，拆下拉绳5、钢条4和螺纹柱3，拧松外壁板11上的螺钉10，然后将已制好的半个携剪试样取出。

第七步、将第六步中拆卸后的螺纹柱3和钢条4重复第二步，以进行二次组装。

第八步、将已制好的半个携剪试样倒放在钢条4上，将两根L形量尺8的第一边测量面81分别贴紧在岩体试样6的两侧；之后通过调节螺母31调整钢条4高度，使岩体试样6的结构面61与两个L形量尺8的第一边测量面81的上部边沿保持齐平，并保持岩体在制样盒1居中位置，同时调整上部已凝固的混凝土9与下方制样盒1对齐；此步骤中，通过两根钢条4支撑半个携剪试样，因此应当通过调整调节螺母31来实现对钢条4高度的调节。最终达到调整上部已凝固的混凝土9与下方制样盒1对齐，以确保先浇注的混凝土9与之后浇注的混凝土9能保持方向的一致性，同时，保持结构面61与两个L形量尺8的第一边测量面81的上部边沿保持齐平。

第九步、重复第五步，以浇注携剪试样另一半的混凝土9。

第十步、待上一步注入的混凝土9凝固并达到一定结构强度后，先拆下钢条4和螺纹柱3，然后拆卸两块外壁板11以及两块内壁板12，即可将已制好的整个携剪试样取出。

第十一步、将整个携剪试样放置一定时间，使第五步和第九步中分别浇注的混凝土9均达到足够强度之后将整个携剪试样放入携剪试验仪中，剪断岩体试样6上的捆绳7，即可进行携剪试验。

其中，在第五步之后至少间隔24小时再进行第六步；在第九步之后至少间隔24小时再进行第十步。通过24小时的凝固，可确保浇注后的混凝土具有一定的结构强度。

另外，在上述第七步之后，第八步之前，还可先将两根L形量尺8的第二边测量面82分别放置在两侧的螺纹柱3处，之后通过调节螺母31调整钢条4高度至与第二边测量面82的上部边沿平齐。此好处是可对两侧的钢条4实现初步的找平，使其大致调整至同一高度，以减少放置半个携剪试样后的微调量；而且，当采用第二边测量面82的高度H2为10mm，而第一边测量面82的高度H1为5mm的结构时，通过这样的步骤，可确保最终成型的整个携剪试样中岩体试样6上的结构面61刚好位于两侧混凝土之间的间隙H3的正中间；例如附图11中所示；这样的位置关系更利于后期进行携剪试验。

Claims (7)

1.携剪试验制样装置，包括制样盒(1)，其特征在于：所述制样盒(1)包括两块外壁板(11)和两块内壁板(12)，两块内壁板(12)通过其一侧边相接而呈V形，两块外壁板(11)对应设置在两块内壁板(12)的两侧，通过两块内壁板(12)和两块外壁板(11)围成一上部开口的V形槽结构；所述外壁板(11)和内壁板(12)之间为可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的携剪试验制样装置，其特征在于：两块内壁板(12)相接的侧边通过螺钉(10)可拆卸连接或者通过合叶铰接连接。

3.如权利要求1所述的携剪试验制样装置，其特征在于：在两块外壁板(11)相向的外侧上设置有把手(2)，把手(2)与外壁板(11)通过螺钉可拆卸链接。

4.如权利要求1、2或3所述的携剪试验制样装置，其特征在于：还包括螺纹柱(3)、钢条(4)和拉绳(5)；螺纹柱(3)的一端连接在外壁板(11)上与V形槽结构的上部开口对应的侧边上，其另外一端竖直向上延伸；螺纹柱(3)有四个，四个螺纹柱(3)彼此平行，并且四个螺纹柱(3)呈矩形分布；钢条(4)有两个，每个钢条(4)的两端分别设置有调节孔(41)，在两个调节孔(41)之间设置有两个间隔分布的拉孔(42)；同一钢条(4)上两端的调节孔(41)分别套在一个螺纹柱(3)上，在调节孔(41)下方的螺纹柱(3)上设有调节螺母(31)；两个钢条(4)彼此平行设置；每个拉孔(42)对应设置一根拉绳(5)，并且拉绳(5)的一端与拉孔(42)连接，拉绳的另一端与岩体试样(6)连接。

5.如权利要求4所述的携剪试验制样装置，其特征在于：还包括捆绳(7)，所述捆绳(7)通过十字交叉捆绑方式将岩体试样(6)捆紧，并且十字交叉位于岩体试样(6)顶部和底部；四根拉绳(5)与岩体试样(6)对应连接的一端分别连接在岩体试样(6)顶部捆绳(7)的四个折弯处。

6.如权利要求5所述的携剪试验制样装置，其特征在于：所述拉绳(5)和捆绳(7)均为铁丝或绳索。

7.如权利要求4所述的携剪试验制样装置，其特征在于：还包括两个可自由搭在两块外壁板(11)之间的L形量尺(8)，每个L形量尺(8)上第一边测量面(81)的高度H1为5mm，其第二边测量面(82)的高度H2为10mm。