一种结构面剪切实验装置

1.本发明具体为一种结构面剪切实验装置。


背景技术：

2.岩体结构面是指在构造应力作用下岩体中所产生的各种构造遗迹包括断层、节理、层理和破碎带等，具有一定方向、延展较大、厚度较小的两维面状地质界面。岩体结构面把岩体切割成既连续又不连续的裂隙体。
3.在对岩体结构面进行剪切实验时通常是，对岩体顶部施加一个竖直方向的法向应力，然后对岩体底部施加向左或向右的剪切力，在通过各种数据的测量来完成对岩体结构面的剪切试验。
4.但是通常实验是在室内常温下进行，而岩体由于在外界，受到的温度不同，就无法对低温状态下的岩体结构面进行剪切实验和数据测量。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种结构面剪切实验装置，解决了在低温状态下对岩体结构面进行剪切试验的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种结构面剪切实验装置，包括底座、侧板、顶座、固定座、剪应力施加机构组、降温机构、法向力施加机构和岩体块。所述侧板固定安装在底座两侧，所述固定座沿长度方向固定安装在底座中部，所述顶座位于固定座上方，所述降温机构固定安装在侧板上位于固定座顶部一端，所述法向力施加机构固定安装在顶座底部中间。所述岩体块放置在固定座上与法向力施加机构相配合，所述降温机构与岩体块相配合。所述降温机构包括降温箱、伸缩柱二和挡板。所述伸缩柱二一端固定安装在侧板上，所述降温箱固定安装在伸缩柱二外端，所述降温箱开口处开设有开口滑槽，所述挡板滑动配合在开口滑槽内。
9.优选的，所述剪应力施加机构组包括结构相同的第一施加机构、第二施加机构、第三施加机构和第四施加机构。所述第一施加机构和第四施加机构固定安装在底座上分别位于固定座两侧，所述第二施加机构和第三施加机构固定安装在顶板底部分别位于法向力施加机构两侧。所述第一施加机构包括固定架、伸缩臂、和l形顶板。所述固定架固定安装在底座上所述伸缩臂一端于固定架相配合，所述l形挡板位于伸缩臂外端且相配合，所述l形挡板与岩体块相配合。
10.优选的，所述固定架一侧呈弧形且弧形面开设有滑槽，所述伸缩臂一端固定安装有滑块，所述滑块滑动配合在滑槽内，所述l形顶板一侧开设有顶板背槽。所述顶板背槽内开设有顶板滑槽，所述顶板滑槽内滑动配合有固定块，所述伸缩臂外端固定安装在固定块一侧。
11.优选的，所述固定架内开设有滑道，所述滑道与滑槽相连通，所述滑块底部位于滑道内，且穿过滑槽。
12.优选的，与降温机构相对位置的所述侧板上固定安装有钻孔机构，所述钻孔机构位于固定座上方，所述钻孔机构包括伸缩柱一、固定板、四个转轴和四根桶管。所述伸缩柱一固定安装在与降温机构相对位置的侧板上，所述固定板固定安装在伸缩柱一外端，所述四根转轴等距离枢接在固定板一侧，所述四根桶管分别固定安装四根转轴上，所述桶管外端开设有刀头，所述四根桶管与岩体块相配合。
13.优选的，所述法向应力施加机构包括液压机构和施加板，所述液压机构固定安装在顶座底部中央位置，所述施加板固定安装在液压机构底部，所述施加板可在液压机构的作用下与岩体块顶部接触并施加法向应力。
14.优选的，所述l形挡板与岩体块长度方向侧边相对应。
15.优选的，所述顶座可以固定安装在天花板或通过侧板安装在底座上。
16.优选的，所述降温箱比岩体块大，所述降温箱底部滑动配合在固定座顶部。
17.(三)有益效果
18.本发明提供了一种结构面剪切实验装置。具备以下有益效果：
19.(1)该一种结构面剪切实验装置，通过设置的降温机构可以对岩体块进行有效地降温，来实现在低温环境下对岩体块的价额构面剪切试验，通过设置的钻孔机构可以对岩体进行钻孔，避免出现表面温度与内心温度不同而影响实验数据的情况。
20.(2)该一种结构面剪切实验装置，通过滑块与滑槽的配合来对岩体块施加不同角度的剪应力，设置的l形挡板于可以让岩体块的边缘受力更加均匀，设置的四个施加机构可以从不同的方向和角度来对岩体施加作用力，解决了传统实验的单一方向的问题。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图；
22.图2为本发明结构中施加机构示意图；
23.图3为本发明结构中施加机构示意图；
24.图4为本发明结构示意图。
25.图中：1底座、11侧板、2顶座、3固定座、4剪应力施加机构组、41第一施加机构、411固定架、412滑道、413滑槽、414滑块、415伸缩臂、416固定块、417l形顶板、4171顶板背槽、4172顶板滑槽、42第二施加机构、43第三施加机构、44第四施加机构、5钻孔机构、51伸缩柱一、52固定板、53转轴、54桶管、55刀头、6降温机构、61降温箱、62伸缩柱二、63挡板、64开口滑槽、8法向应力施加机构、81液压机构、82施加板、9岩体块、91结构面、92孔洞。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。
27.如图1-4所示，一种结构面剪切实验装置，包括底座1、侧板11、顶座2、固定座3、剪
应力施加机构组4、降温机构5、法向力施加机构8和岩体块9。其中岩体块9在进行实验前需要切割成长方体或正方体大小，且与剪应力施加机构组4内的四个l形顶板417所形成的空间大小相同。
28.如图1所示，侧板11固定安装在底座1两，侧固定座3沿长度方向固定安装在底座1中部，顶座2位于固定座3上方，降温机构5固定安装在侧板11上位于固定座3顶部一端，法向力施加机构8固定安装在顶座2底部中间。岩体块9放置在固定座3上与法向力施加机构8相配合，降温机构5与岩体块9相配合。降温机构5包括降温箱61、伸缩柱二62和挡板63。伸缩柱二62一端固定安装在侧板11上，降温箱61固定安装在伸缩柱二62外端，降温箱61开口处开设有开口滑槽64，挡板63滑动配合在开口滑槽64内，降温箱61比岩体块9大用于将岩体块9包裹在箱体内，降温箱61底部可以滑动配合在固定座3顶部。
29.上述降温箱61的降温原理，可通过放置干冰或其他降温物质来对箱体内的岩体块9进行快速降温，以达到实验目的，挡板63起到一个密封的作用。
30.将岩体块9放置在固定座3上，降温箱61在伸缩柱二62的配合下向岩体块9移动并将其罩住，放入降温物质如干冰等，然后放下挡板63，开始对岩体块9进行降温操作。
31.如图1所示，剪应力施加机构组4包括结构相同的第一施加机构41、第二施加机构42、第三施加机构43和第四施加机构44。第一施加机构41和第四施加机构44固定安装在底座1上分别位于固定座3两侧，第二施加机构42和第三施加机构43固定安装在顶板2底部分别位于法向力施加机构8两侧。第一施加机构41包括固定架411、伸缩臂415、和l形顶板417。固定架411固定安装在底座1上伸缩臂415一端于固定架411相配合，l形挡板417位于伸缩臂415外端且相配合，l形挡板417与岩体块9相配合。
32.l形挡板471在伸缩臂415的作用下与岩体块9抵触，如图1所示，第一施加机构41与第四施加机构44分别与岩体块9下半部两侧相抵触，第二施加机构42与第三施加机构43分别与岩体块9上半部两侧相抵触，在伸缩臂415的作用下开始对岩体块9施加剪应力，在施加剪应力的过程中，若通过第一施加机构41与第三施加机构43施加剪应力，则第二施加机构42与第四施加机构44作为支撑来抵住岩体块9防止过多的位移，实验人员可通过各项数据和岩体块9上半部与下半部之间的结构面91来得出实验数据。
33.如图2-3所示，固定架411一侧呈弧形且弧形面开设有滑槽413，伸缩臂415一端固定安装有滑块414，滑块414滑动配合在滑槽413内，l形顶板417一侧开设有顶板背槽4171。顶板背槽4171内开设有顶板滑槽4172，顶板滑槽4172内滑动配合有固定块416，伸缩臂415外端固定安装在固定块416一侧。固定架411内开设有滑道412，滑道412与滑槽413相连通，滑块414底部位于滑道412内，且穿过滑槽413。l形挡板417与岩体块9长度方向侧边相对应。
34.上述顶板滑槽4172为l形且与l形挡板417相匹配，目的在于可以让滑动配合在顶板滑槽4172内的固定块416，可以通过滑块414与滑槽413的配合来对岩体块9施加不同角度的剪应力，l形挡板417的目的在于可以让岩体块9的边缘受力更加均匀。
35.与降温机构6相对位置的侧板11上固定安装有钻孔机构5，钻孔机构5位于固定座3上方，钻孔机构5包括伸缩柱一51、固定板52、四个转轴53和四根桶管54。伸缩柱一51固定安装在与降温机构相对位置的侧板11上，固定板52固定安装在伸缩柱一51外端，四根转轴53等距离枢接在固定板52一侧，四根转轴53分别两两呈上下对称设置在固定板52上，四根桶管54分别固定安装四根转轴53上，四根转轴53分别两两呈上下对称设置在桶管54外端开设
有刀头55，四根桶管54与岩体块9相配合。
36.钻孔机构5通过刀头55来对岩体块9进行钻孔，可以让岩体块9在进行降温操作时，更加快速，避免出现表面温度与内心温度不同而影响实验数据的情况。
37.法向应力施加机构8包括液压机构81和施加板82，液压机构81固定安装在顶座2底部中央位置，施加板82固定安装在液压机构81底部，施加板82可在液压机构81的作用下与岩体块9顶部接触并施加法向应力。
38.顶座2可以固定安装在天花板或通过侧板11安装在底座1上。
39.综上所述，该一种结构面剪切实验装置，通过设置的降温机构可以对岩体块进行有效地降温，来实现在低温环境下对岩体块的价额构面剪切试验，通过设置的钻孔机构可以对岩体进行钻孔，避免出现表面温度与内心温度不同而影响实验数据的情况，通过滑块与滑槽的配合来对岩体块施加不同角度的剪应力，设置的l形挡板于可以让岩体块的边缘受力更加均匀，设置的四个施加机构可以从不同的方向和角度来对岩体施加作用力，解决了传统实验的单一方向的问题。
40.以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。