專利名稱：一種可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝置，尤其適合模擬測(cè) 量非均勻軟弱夾層剪切過(guò)程中各個(gè)不同位置的應(yīng)力狀態(tài)的變化。
技術(shù)背景軟弱夾層是巖體結(jié)構(gòu)中經(jīng)常遇到的地質(zhì)結(jié)構(gòu)之一，軟弱夾層的力學(xué)特性尤其是抗 剪切力學(xué)特性對(duì)巖土結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)特性影響較大，在有些地質(zhì)條件下，軟弱夾層對(duì)于巖 體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起到具有控制性的作用。要獲得軟弱夾層的抗剪切力學(xué)參數(shù)，必須進(jìn)行剪切試驗(yàn)。軟弱夾層的剪切試驗(yàn)通 常有兩種方式一是原位剪切試驗(yàn)，另一種是室內(nèi)剪切試驗(yàn)。這兩種方式都是將軟弱夾層連 帶夾層上下的巖塊，一起切割成可以放置在剪切盒中的試樣塊。試驗(yàn)時(shí)，將上下剪切盒套入 試樣(原位剪切試驗(yàn))，或?qū)⒃嚇友b入剪切盒(室內(nèi)剪切試驗(yàn))，并保證軟弱夾層面處在上下 剪切盒的接觸面上。通過(guò)上下剪切盒的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，使試樣塊上下巖塊沿軟弱夾層產(chǎn)生剪切 運(yùn)動(dòng)。上面所述的軟弱夾層剪切試驗(yàn)中，一個(gè)試樣只能在剪切過(guò)程中形成一個(gè)剪切面， 獲得一組力學(xué)參數(shù)。而現(xiàn)實(shí)情況是軟弱夾層的物質(zhì)組成和厚薄都不是均一的，剪切過(guò)程中 各個(gè)局部位置的應(yīng)力變化并不一致，如果在一個(gè)不均勻軟弱夾層的剪切過(guò)程中，能夠量測(cè) 出剪切面不同局部位置的應(yīng)力變化，對(duì)探尋軟弱夾層剪切破壞的原理機(jī)制，研究滑坡、崩塌 等地質(zhì)災(zāi)害啟動(dòng)過(guò)程，提高對(duì)突發(fā)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警水平都具有極其重要的意義。剪切盒加載測(cè)力系統(tǒng)中剪切試樣的受力是加載系統(tǒng)通過(guò)剪切盒將荷載傳遞到剪 切面上，并且假定加載系統(tǒng)所有的荷載輸出都傳遞到了剪切面，這樣只要量測(cè)出加載系統(tǒng) 的荷載輸出值就可以得到剪切面上的應(yīng)力值。一個(gè)剪切面的應(yīng)力狀態(tài)主要包括法向和切向 兩個(gè)方向的應(yīng)力分量，為了在這兩個(gè)方向上進(jìn)行加載測(cè)力，就必須在兩個(gè)方向上都布置加 載測(cè)力系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)剪切面的不同局部位置的剪切應(yīng)力狀態(tài)的量測(cè)，必須要擯棄現(xiàn)有巖 土材料剪切試驗(yàn)所普遍采用的剪切盒加載測(cè)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將加載系統(tǒng)與測(cè)力系統(tǒng)分離，讓 測(cè)力系統(tǒng)小型化、集成化，以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)剪切面上布置多個(gè)測(cè)量力點(diǎn)(或測(cè)力面)。
發(fā)明內(nèi)容為了能夠掌握分布不均勻的軟弱夾層結(jié)構(gòu)面在剪切過(guò)程中局部應(yīng)力狀態(tài)的變化 規(guī)律，本實(shí)用新型提供一種由多個(gè)測(cè)力單元拼接成測(cè)力矩陣，測(cè)力矩陣的測(cè)力面和上壓板 之間填充軟弱夾層材料模擬軟弱夾層結(jié)構(gòu)并進(jìn)行軟弱夾層結(jié)構(gòu)的剪切試驗(yàn)。運(yùn)用這樣的試 驗(yàn)系統(tǒng)可以進(jìn)行非均勻分布的軟弱夾層結(jié)構(gòu)剪切試驗(yàn)并觀察剪切面不同局部位置的應(yīng)力 狀態(tài)的變化。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝 置，包括外框，外框內(nèi)的底板上設(shè)有多個(gè)二維傳感器，每個(gè)二維傳感器上安裝有受力板，受力板與上壓板之間設(shè)有試樣夾層，上壓板一側(cè)與水平加載系統(tǒng)連接，上壓板與承壓板之間 安裝有滾珠，承壓板與垂直加載系統(tǒng)連接。軟弱夾層材料外設(shè)有橡膠封邊。本實(shí)用新型提供的可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝置，以多個(gè)測(cè)力單元表 面組成一個(gè)試驗(yàn)平面，可以對(duì)一個(gè)剪切面的不同位置的局部應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，而現(xiàn)有的 巖土材料的剪切試驗(yàn)都是一次試驗(yàn)只有一個(gè)剪切試樣，一次試驗(yàn)只能得到一個(gè)總的剪切面 的應(yīng)力狀態(tài)，剪切面局部應(yīng)力變化過(guò)程無(wú)法測(cè)量。本裝置測(cè)力單元可以獨(dú)立于加載系統(tǒng)運(yùn) 行，加載方式可以更加靈活。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是二維力傳感器和受力板組裝成測(cè)力單元布置圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括外框11，外框11內(nèi)的底板3上設(shè)有多個(gè)二維傳 感器1，每個(gè)二維傳感器1上安裝有受力板2，受力板2與上壓板5之間設(shè)有試樣夾層4，上 壓板5 —側(cè)與水平加載系統(tǒng)10連接，上壓板5與承壓板6之間安裝有滾珠7，承壓板6與垂 直加載系統(tǒng)9連接。試樣夾層4外設(shè)有橡膠封邊8。本實(shí)用新型的工作原理如下試驗(yàn)裝置包括多個(gè)測(cè)力單元，一塊底板3和一塊上 壓板5組成。一個(gè)測(cè)力單元由一個(gè)二維力傳感器1和一個(gè)受力板2組成，二維力傳感器1 與受力板2連接，二維力傳感器1的安裝方向應(yīng)保證傳感器的一個(gè)測(cè)力方向與受力板2的 法向方向一致，傳感器的另一個(gè)測(cè)力方向與受力板2表面平行，并且剪切試驗(yàn)的剪切方向 一致。多個(gè)測(cè)力單元以矩陣或其他形式布置，測(cè)力單元中的二維力傳感器1的底端全部連 接在底板3上，并且保證測(cè)力單元的受力板2拼接成一個(gè)完整的試驗(yàn)平面。試驗(yàn)平面上面 以軟弱夾層材料制作一個(gè)薄層，薄層上覆蓋上壓板5，上壓板5相對(duì)試驗(yàn)平面做錯(cuò)動(dòng)模擬地 質(zhì)結(jié)構(gòu)面的剪切過(guò)程。在剪切過(guò)程中，測(cè)力平面可以將整個(gè)剪切面的各個(gè)局部位置的剪切 力和法向壓力同時(shí)測(cè)出。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下首先將二維力傳感器1和受力板2組裝成一個(gè)測(cè)力 單元，多個(gè)單元按照附圖2的方式安裝在底板3上，形成測(cè)力單元矩陣，各個(gè)測(cè)力單元受力 板之間的縫隙用黃油填充封閉。試樣夾層4由橡膠封邊8密封。以測(cè)力矩陣的測(cè)力平面為底面，在上面鋪填軟弱夾層材料4，軟弱夾層材料的物質(zhì) 組成可以有不同的分布，再在上面蓋上壓板5，上壓板上放置滾珠7和承壓板6，垂直加載系 統(tǒng)9通過(guò)承壓板將法向荷載加載到剪切面上，水平加載系統(tǒng)10則將水平荷載加載到上壓 板，并進(jìn)行剪切試驗(yàn)。
權(quán)利要求一種可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝置，包括外框(11)，其特征在于外框(10)內(nèi)的底板(3)上設(shè)有多個(gè)二維傳感器(1)，每個(gè)二維傳感器(1)上安裝有受力板(2)，受力板(2)與上壓板(5)之間設(shè)有試樣夾層(4)，上壓板(5)一側(cè)與水平加載系統(tǒng)(10)連接，上壓板(5)與承壓板(6)之間安裝有滾珠(7)，承壓板(6)與垂直加載系統(tǒng)(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝置，其特征在于試 樣夾層(4 )外設(shè)有橡膠封邊(8 )。
專利摘要一種可以測(cè)量剪切面局部應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量裝置，包括外框，外框內(nèi)的底板上設(shè)有多個(gè)二維傳感器，每個(gè)二維傳感器上安裝有受力板，受力板與上壓板之間設(shè)有軟弱夾層材料，上壓板一側(cè)與水平加載系統(tǒng)連接，上壓板與承壓板之間安裝有滾珠，承壓板與垂直加載系統(tǒng)連接。軟弱夾層材料外設(shè)有橡膠封邊。本實(shí)用新型提供以多個(gè)測(cè)力單元表面組成一個(gè)試驗(yàn)平面，可以對(duì)一個(gè)剪切面的不同位置的局部應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，而現(xiàn)有的巖土材料的剪切試驗(yàn)都是一次試驗(yàn)只有一個(gè)剪切試樣，一次試驗(yàn)只能得到一個(gè)總的剪切面的應(yīng)力狀態(tài)，剪切面局部應(yīng)力變化過(guò)程無(wú)法測(cè)量。本裝置測(cè)力單元可以獨(dú)立于加載系統(tǒng)運(yùn)行，加載方式可以更加靈活。
文檔編號(hào)G01L1/00GK201765075SQ20102052335
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者吳劍, 孫志禹, 尹庭偉 申請(qǐng)人:中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司