[实用新型]一种法向应力施加位置可调式结构面直剪试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种结构面直剪试验装置，具体涉及一种可调节法向应力施加位置 的结构面直剪试验装置，属于岩土工程技术领域。

背景技术

岩体结构面是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长 度，厚度相对较小的地质界面或带，包括层理、节理面、不整合面等。由于结构面的存 在，极大地破坏了岩体的连续性和完整性，削弱了工程岩体的力学性质及其稳定性。因 而，开展岩体结构面力学性质的研究具有重要意义。

岩体结构面的抗剪强度参数是工程岩体稳定性分析和加固治理方案设计的重要指 标，一般通过试验得到结构面的抗剪强度指标，其中小型剪力仪——岩石结构面直剪仪 是常用的仪器，由于其便捷性以及操作的简便性，可用于野外现场和室内，同时能满足 一定的精度要求，且造价低廉，因此结构面直剪仪是开展结构面研究的基础，然而，此 直剪仪依然存在不足之处。

结构面直剪仪存在的缺陷有：(1)在剪切试验的过程中，上、下剪切盒会相对错 开一定的距离，而施加法向力的千斤顶始终位于上剪切盒的中间部位，从而会形成一个 力矩而影响了试验的准确性；(2)在试验后期阶段，在一定法向应力作用下，由于上 下剪切盒相对位移越来越大而造成力矩也越来越大，结构面下盘的边缘处会因过大的力 矩造成非正常破坏从而影响试验的准确性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种能够在试验的过程中调整 法向千斤顶的水平作用位置，便于试验研究及工程应用并且可精确控制法向应力施加过 程的直剪仪。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种法向应力施加位置可调式结构面直 剪试验装置，至少包括上剪切盒、下剪切盒、法向加载组件和切向加载组件，所述法向 加载组件包括法向龙门架和法向千斤顶，法向龙门架沿法向安装、其下端与下剪切盒固 连，法向龙门架顶部的内表面上沿切向设有第一滑动机构，法向千斤顶通过第一滑动机 构安装于法向龙门架上；法向龙门架上安装有位置调节组件，所述位置调节组件包括固 定架、伺服电机、滚珠丝杠副、扩大板、第二滑动机构、位移传感器和控制器，固定架 沿切向安装于法向龙门架的一对侧臂上，伺服电机沿切向安装于固定架上，滚珠丝杠副 的丝杠与伺服电机的转轴连接、螺母与法向千斤顶的侧面固连，第二滑动机构沿切向安 装于上剪切盒的上表面，法向千斤顶的活塞的端部与扩大板固连，扩大板与第二滑动机 构接触，位移传感器安装于下剪切盒上并且连接控制器的输入端，控制器的输出端与伺 服电机电性连接。

法向千斤顶的侧面上套设有箍圈，滚珠丝杠副的螺母的一端与丝杠连接、另一端焊 接固定于箍圈上。

丝杠的两端均设有与控制器的输入端电性连接的限位开关。

所述第一滑动机构包括相互匹配的滑块和滑槽，滑块安装于法向千斤顶的顶部，滑 槽沿切向设置于法向龙门架顶部的内表面上。

所述法向龙门架由弧形拱顶A和两个竖直臂A构成，滑槽位于弧形拱顶A的内表 面上。

所述切向加载组件包括切向龙门架和切向千斤顶，切向龙门架由弧形拱顶B和两个 竖直臂B构成，切向千斤顶沿切向固定于弧形拱顶B的内表面上，切向龙门架的两个 竖直臂B垂直于法向龙门架并且与法向龙门架的两个竖直臂A连接。

所述第二滑动机构包括燕尾槽、导轨基座和万向滚珠，燕尾槽沿切向安装于上剪切 盒的上表面，导轨基座的下端位于燕尾槽中并且与燕尾槽的形状相吻合，燕尾槽的槽底 沿切向设有轨道槽，万向滚珠安装于导轨基座的下表面上并且与轨道槽相配合。

燕尾槽中设有轨道板，轨道板由2个以上沿切向顺序安装于燕尾槽槽底的长方体块 通过弹性导棒顺序连接构成，相邻的长方体块之间设有润滑膜，各长方体块的同一位置 处均开设有弧形槽，各长方体块的弧形槽构成轨道槽。

所述燕尾槽的一端开口，其开口上设有封槽板。

所述燕尾槽安装于上剪切盒上表面的中间部位，燕尾槽的中部设有归零标记。