一种岩石压剪试验装置及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109696363A(43)申请公布日2019.04.30(21)申请号201910158476.0(22)申请日2019.03.04(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市黄岛区经济技术开发区前湾港路579号(72)发明人杨学瑞张法渠辛彦明(74)专利代理机构青岛智地领创专利代理有限公司37252代理人张凯(51)Int.Cl.G01N3/24(2006.01)G01N3/02(2006.01)G01N3/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种岩石压剪试验装置及试验方法(57)摘要本发明提供了一种岩石压剪试验装置及试验方法，涉及岩石力学技术领域，该装置包括上盒体、下盒体、连杆、曲柄、轴承、曲轴和十字卡环阶梯轮，上盒体与下盒体的两侧通过连杆相连，连杆的下端与曲柄通过销钉连接，曲柄与曲轴相连，曲轴固定在基座上方的轴承上，曲轴的两端设置有十字卡环阶梯轮。利用该装置进行试验时，将岩石试件放入下盒体后盖上上盒体，连杆固定上盒体和下盒体固定岩石试件，控制液压机缓慢增加液压油施加剪切力，测得岩石试件的受力并保存试验数据，缓慢施加剪力直至岩石试件断裂，然后更换岩石试件重复试验。该试验装置及方法解决了剪切试验角度调节不方便，以及装置重心易偏离的技术问题，另外还具有操作方便等优点。CN109696363ACN109696363A权利要求书1/1页1.一种岩石压剪试验装置，设置有液压机和基座，其特征在于，还包括上盒体、下盒体、连杆、曲柄、轴承、曲轴和十字卡环阶梯轮，所述上盒体与下盒体的两侧通过连杆相连，所述连杆的下端与曲柄通过销钉连接，所述曲柄与曲轴相连，所述曲轴固定在基座上方的轴承上，曲轴的两端设置有十字卡环阶梯轮，液压机通过传动杆和十字卡环阶梯轮相连。2.根据权利要求1所述的一种岩石压剪试验装置，其特征在于，所述十字卡环阶梯轮的外侧设置有多个尖角，内圈上设置有多个卡槽，所述传动杆和外侧的尖角相连，卡槽和曲轴的两端相互配合。3.根据权利要求1所述的一种岩石压剪试验装置，其特征在于，所述连杆沿基座的中轴线对称布置，曲轴和连杆带动上盒体和下盒体运动，所述基座上设置有两处凸起，轴承设置在凸起处与曲轴连接。4.根据权利要求1所述的一种岩石压剪试验装置，其特征在于，所述下盒体和曲轴之间还设置垫片，增加垫片调整下盒体的角度，或者更换连杆调整下盒体的角度。5.根据权利要求1所述的一种岩石压剪试验装置，其特征在于，所述上盒体和下盒体之间设置有矩形槽，矩形槽内设置有应力传感器；所述下盒体的下表面设置有柱状凸起，下盒体上的凸起与基座上的凹槽相互配合。6.一种岩石压剪试验方法，利用权利要求1至5任一项所述的一种岩石压剪试验装置进行试验，其特征在于，步骤包括：A.将基座调平，调整下盒体的角度，将待测岩石试件放至矩形槽内，安放上盒体；B.安装连杆，通过液压机、传动杆和十字卡环阶梯轮施加预紧力，将待测岩石试件固定；C.缓慢施加剪切力，使待测岩石试件受到上盒体施加的剪切力，传感器记录待测岩石试件的受力；D.继续缓慢加载至待测岩石试件断裂；E.变化下盒体的角度，重复步骤A至步骤D，完成试验。2CN109696363A说明书1/3页一种岩石压剪试验装置及试验方法技术领域[0001]本发明涉及岩石力学技术领域，尤其是一种岩石压剪用试验装置，以及利用该装置进行岩石压剪试验的方法。背景技术[0002]常用的测定岩石抗剪断强度室内试验的方法有:直剪试验、变角剪切试验以及三轴压缩试验。变角剪切试验是其中一种压剪试验，该方法步骤简便，另外还具有设备简单、操作便捷、费用低等优点。变角剪切试验利用压力试验机施加垂直荷载，通过特制的夹具使岩块试样沿一个剪切面剪断，改变剪切面的倾斜角度可以获得一系列岩块剪切破坏时的正应力和剪应力组合，通过绘制两种应力之间的关系曲线(即强度包络线)，可以求得岩石的内摩擦角和内聚力等力学参数。[0003]现有的试验设备包括变角板楔形剪切仪，此类剪切仪通过更换不同角度的垫板来调节角度，存在角度不能连续调节、装置整体性差的缺点。还有角模压剪试验装置，这种装置角度的调节是通过更换不同角度的楔形板来实现的，也存在不能连续调节角度、装置整体性差的缺点，同时会引起试样和夹具的中心随角度的改变而改变，致使装置重心偏离中心线，容易造成装置倾倒。还有一种变角板夹具，初步解决了角度不能连续调节和重心偏离的问题，但是存在如何使得变角板在实验过程中保持相应角度不变、增加夹具稳定性的主要问题。另外还有一种通过改变半圆弧的不同组合来改变剪切角度的变角剪切仪，虽然经过验证取得了好的试验效果，但是存在着仪器关键部位容易磨损的缺点，会导致装置使用寿命的缩短。因此为解决现有的试