直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及巖體結(jié)構(gòu)面的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，包括：外支架、活動(dòng)長(zhǎng)桿、夾持板、掛鉤、蝶形螺母；在結(jié)構(gòu)面模型制作過(guò)程中，在模型內(nèi)灌注一定量的水泥砂漿，再將結(jié)構(gòu)面試樣直接放置在具有流動(dòng)性的水泥砂漿上，會(huì)引起試樣的不均勻沉降；然而結(jié)構(gòu)面的直剪試驗(yàn)中要求制作的結(jié)構(gòu)面模型必須水平，否則在進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)，將直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面與儀器所加豎向力不能垂直，導(dǎo)致法向應(yīng)力與剪切方向是不垂直的，這將導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況出現(xiàn)很大的誤差甚至是完全錯(cuò)誤。在結(jié)構(gòu)面模型的制作過(guò)程中，通過(guò)使用結(jié)構(gòu)面模型的防沉降儀，將結(jié)構(gòu)面試樣夾緊使其固定不動(dòng)，避免了其發(fā)生不均勻沉降和沉降量過(guò)大的現(xiàn)象。
【專利說(shuō)明】直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 巖體結(jié)構(gòu)面的穩(wěn)定性一直是巖土工程中一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容，穩(wěn)定性的確定往往 需要通過(guò)試驗(yàn)得到結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，而結(jié)構(gòu)面的直剪試驗(yàn)常常被用來(lái)確定其抗剪強(qiáng) 度指標(biāo)?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)如果不準(zhǔn)確將直接導(dǎo)致工程應(yīng)用時(shí)造成較大偏差，甚至是得到與實(shí) 際情況完全相反的結(jié)果。在使用XJ-型攜帶式剪切儀進(jìn)行傳統(tǒng)的直剪試驗(yàn)中，要先制作 結(jié)構(gòu)面模型，在制作過(guò)程中存在較多不足，影響較大的一點(diǎn)為：澆注時(shí)，在半個(gè)樣模內(nèi)加 適量的水泥砂漿，將結(jié)構(gòu)面試樣放入模樣中心處，使巖體上部受剪切面高相對(duì)模邊框多出 4-5mm ;隨后再添加適量的水泥砂漿填滿振勻。但是在隨后水泥砂漿凝結(jié)的初期，由于水泥 砂漿的流動(dòng)性以及結(jié)構(gòu)面試樣自身的重力作用，結(jié)構(gòu)面調(diào)整水平可能會(huì)發(fā)生不均勻沉降及 沉降量過(guò)大的情況。
[0003] 由于巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)生不均勻沉降及沉降量過(guò)大，在直剪實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一系列 的影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的情況。不均勻沉降會(huì)使在直剪實(shí)驗(yàn)中，由于法向應(yīng)力作用在不均勻的 結(jié)構(gòu)面，巖石結(jié)構(gòu)面受到的法向應(yīng)力小于實(shí)驗(yàn)要求的法向應(yīng)力。當(dāng)巖體結(jié)構(gòu)面沉降量過(guò)大 時(shí)，會(huì)使剪切直接失敗，達(dá)不到直剪實(shí)驗(yàn)要求。
[0004] 因此，為了避免上述所出現(xiàn)的情況，就必須要消除結(jié)構(gòu)面發(fā)生不均勻沉降及沉降 量過(guò)大，這樣才使實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性得到保證。本發(fā)明通過(guò)固定結(jié)構(gòu)面試樣，避免不均 勻沉降及沉降量過(guò)大現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種固定結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，用于解決結(jié)構(gòu)面試樣制作時(shí)存在 不均勻沉降及沉降量過(guò)大的問(wèn)題；該防沉降儀不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、拆卸容易、價(jià)格低 廉、使用效果好。
[0006] 為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下： 直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀包括以下幾個(gè)部分：外支架2個(gè)、活動(dòng)長(zhǎng)桿1根、內(nèi) 夾持板2塊、蝶形螺母14個(gè)、掛鉤3個(gè)、內(nèi)固定桿1根、內(nèi)活動(dòng)桿2根。所述外支架中間設(shè) 有堅(jiān)直滑槽，所述堅(jiān)直滑槽的兩側(cè)均設(shè)有刻度；所述活動(dòng)長(zhǎng)桿的兩端放置于所述的2個(gè)外 支架的滑槽內(nèi)，并通過(guò)蝶形螺母固定，所述活動(dòng)長(zhǎng)桿可以在外支架的滑槽內(nèi)上下移動(dòng)；所述 掛鉤的一端與活動(dòng)長(zhǎng)桿連接，其連接處通過(guò)焊接固定；所述掛鉤的另一端連接與所述內(nèi)固 定桿；所述的2塊內(nèi)夾持板通過(guò)所述內(nèi)固定桿連接起來(lái)，通過(guò)蝶形螺母固定在所述內(nèi)固定 桿上；所述每一塊內(nèi)夾持板上均設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的堅(jiān)直滑槽；所述內(nèi)夾持板上的滑槽之間穿 有帶蝶形螺母的內(nèi)活動(dòng)桿，用于夾緊試樣。
[0007] 以上所述的外支架低端為臺(tái)形。
[0008] 以上所述的夾持板可根據(jù)所要夾持試樣的大小，通過(guò)移動(dòng)內(nèi)活動(dòng)桿和螺母來(lái)調(diào)節(jié) 并固定，且?jiàn)A持板內(nèi)側(cè)為粗糙面。
[0009] 以上所述的活動(dòng)長(zhǎng)桿中間段為矩形長(zhǎng)條，兩端為帶有螺紋的圓柱狀。
[0010] 直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，外支架高為60cm，下端為臺(tái)形，便于穩(wěn)定，中 間為矩形滑槽，可供活動(dòng)桿在其中固定，滑槽寬2cm;活動(dòng)桿中間段為矩形長(zhǎng)條，橫截面尺 寸為2cmX2cm，其焊有3個(gè)掛鉤，兩端為帶有螺紋的圓柱狀；3個(gè)掛鉤下端與實(shí)心桿焊接在 一起，實(shí)心桿兩端對(duì)稱的安裝在夾持板上，實(shí)心桿橫截面為矩形，尺寸為lcmX lcm ;夾持板 尺寸為lcmX20cmX 20cm，夾持板可以在實(shí)心桿上來(lái)回移動(dòng)，夾持板上堅(jiān)直長(zhǎng)滑槽尺寸為 15cmX 15cm，彼此相距15cm，夾持板加持式樣一面為帶波紋槽的粗糙面，以便更好的固定式 樣；長(zhǎng)槽穿有帶螺紋的圓桿，圓桿長(zhǎng)為20cm，螺紋螺距為3mm，圓桿直徑為lcm，夾持板內(nèi)側(cè) 布置有六角螺母，外側(cè)有蝶形螺母，用于夾緊夾持板，固定結(jié)構(gòu)面試樣，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)外支 架使整體保持水平。
[0011] 由于XJ-型攜帶式剪切儀所搭配的制作模具的尺寸限制，對(duì)結(jié)構(gòu)面試樣的規(guī)格 要求為長(zhǎng)軸6~12cm，高約4~8cm的近似方塊體；根據(jù)以上各部件的尺寸設(shè)計(jì)，本防沉降儀適 合于平面尺寸范圍為4~30的結(jié)構(gòu)面試樣。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：將外支架放置在澆注模具兩邊，用帶蝶形螺母的圓桿連接 的兩塊活動(dòng)夾持板，調(diào)整兩塊夾持板，使其內(nèi)側(cè)與結(jié)構(gòu)面試樣貼緊，通過(guò)擰蝶形螺母來(lái)收縮 兩夾持板使結(jié)構(gòu)面式樣夾緊固定好，并使整體水平，往模型內(nèi)澆筑一定量的水泥砂漿，達(dá)到 一定高度后，開(kāi)始吊放結(jié)構(gòu)面試樣，再移動(dòng)活動(dòng)長(zhǎng)桿使結(jié)構(gòu)面試樣的受剪面高出樣模邊框 大約4~5mm，并利用支架外側(cè)帶有的刻度微調(diào)活動(dòng)長(zhǎng)桿使之水平，繼而將活動(dòng)長(zhǎng)桿兩側(cè)螺母 擰緊固定，然后注入水泥砂漿填滿搗實(shí)即可；在結(jié)構(gòu)面模型制作時(shí)，通過(guò)使用結(jié)構(gòu)面試樣的 防沉降儀，將結(jié)構(gòu)面夾緊使其固定不動(dòng)，避免了其發(fā)生不均勻沉降和沉降量過(guò)大；待水泥砂 漿凝固后(約24h)即可將防沉降儀拆除，保證了結(jié)構(gòu)面試樣在水泥砂漿中的均勻沉降及控 制了結(jié)構(gòu)面試樣的沉降量。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、 本發(fā)明防沉降儀的每一塊夾持板內(nèi)側(cè)具有波形螺紋，增大了夾持板與結(jié)構(gòu)面式樣 的吻合性，較之前的防沉降夾擁有更好的固定試樣的作用； 2、 本發(fā)明防沉降儀原理簡(jiǎn)單易懂，不光外支架上的活動(dòng)桿可以上下移動(dòng)，夾持板上的 圓桿也可以上下移動(dòng)，很大程度上擴(kuò)大了可夾持結(jié)構(gòu)面式樣的高度范圍； 3、 本發(fā)明防沉降儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，便于攜帶、方便操作、易于拆卸、價(jià)格低廉、使用 效果好； 4、 本發(fā)明防沉降儀能起到固定結(jié)構(gòu)面試樣的作用，使其固定在某一高度，而不因水泥 砂漿的流動(dòng)性和試樣的自重作用下發(fā)生不均勻沉降； 5、 本發(fā)明防沉降儀通過(guò)夾持板內(nèi)側(cè)的粗糙面和螺絲的作用，可很好的夾持結(jié)構(gòu)面試樣 而不致使其松動(dòng)，從而保持結(jié)構(gòu)面試樣水平。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明防沉降儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明夾持板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明中內(nèi)活動(dòng)桿示意圖。
[0017] 圖4為本發(fā)明中活動(dòng)長(zhǎng)桿示意圖。
[0018] 圖5為本發(fā)明中帶刻度的外支架示意圖。
[0019] 上述圖中：1_防沉降儀外支架；2-活動(dòng)長(zhǎng)桿；3-掛鉤；4-內(nèi)固定桿；5-夾持板；6 -內(nèi)活動(dòng)桿；7_蝶形螺母。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021] 參照?qǐng)D1到圖4,直剪試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀包括以下幾部分：包括外支架 2個(gè)、活動(dòng)長(zhǎng)桿1根、內(nèi)夾持板2塊、蝶形螺母14個(gè)、掛鉤3個(gè)、內(nèi)固定桿1根、內(nèi)活動(dòng)桿2 根；外支架中間設(shè)有堅(jiān)直滑槽，堅(jiān)直滑槽的兩側(cè)均設(shè)有刻度；活動(dòng)長(zhǎng)桿的兩端放置于所述 的2個(gè)外支架的滑槽內(nèi)，并通過(guò)蝶形螺母固定；活動(dòng)長(zhǎng)桿可以在外支架的滑槽內(nèi)上下移動(dòng)； 掛鉤的一端與活動(dòng)長(zhǎng)桿連接，其連接處通過(guò)焊接固定；掛鉤的另一端連接與所述內(nèi)固定桿； 所述的2塊內(nèi)夾持板通過(guò)所述內(nèi)固定桿連接起來(lái)，通過(guò)蝶形螺母固定在所述內(nèi)固定桿上； 每一塊內(nèi)夾持板上均設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的堅(jiān)直滑槽；內(nèi)夾持板上的滑槽之間穿有帶蝶形螺母的 內(nèi)活動(dòng)桿，用于夾緊試樣。
[0022] 為了說(shuō)明直剪試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀的操作過(guò)程，本實(shí)施以尺寸為 10cmX 10cm的結(jié)構(gòu)面試樣的模型制作過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0023] (1)結(jié)構(gòu)面試樣制備前防沉降儀準(zhǔn)備 首先將結(jié)構(gòu)面模具放在試驗(yàn)臺(tái)上，把脫模劑均勻的涂抹在結(jié)構(gòu)面模具前后側(cè)板內(nèi)壁， 均勻涂抹后，再在內(nèi)壁上鋪上一層硬紙，易于后面結(jié)構(gòu)面試樣的脫模。然后在結(jié)構(gòu)面模具中 加入適量的水泥砂漿，以模型為中心將外支架放在其兩側(cè)位置，組裝好儀器。
[0024] (2)用防沉降儀固定結(jié)構(gòu)面試樣 此時(shí)將結(jié)構(gòu)面試樣防沉降儀放在模型兩側(cè)，并把兩個(gè)夾持板拉開(kāi)，將結(jié)構(gòu)面試樣放在 中間，慢慢收縮夾持板，使夾持板內(nèi)側(cè)與結(jié)構(gòu)面試樣兩側(cè)面接觸好，貼緊后通過(guò)擰緊蝶形螺 母與內(nèi)側(cè)的六角螺母，將試樣夾緊并保持受剪面水平；通過(guò)下調(diào)外支架上的活動(dòng)螺桿使試 樣結(jié)構(gòu)面試樣的受剪面高出樣模邊框大約4~ 5mm時(shí)，再擰緊支架上的螺母固定活動(dòng)螺桿， 以阻止結(jié)構(gòu)面發(fā)生不均勻沉降及沉降量過(guò)大。如果結(jié)構(gòu)面試樣兩相對(duì)應(yīng)的側(cè)面是平行的， 則夾持板內(nèi)側(cè)與結(jié)構(gòu)面試樣兩個(gè)側(cè)面均達(dá)到整個(gè)側(cè)面相接觸，此時(shí)的固定效果最好。但如 果結(jié)構(gòu)面試樣兩相對(duì)應(yīng)的側(cè)面是不平行的，則可以通過(guò)調(diào)節(jié)蝶形螺母促使式樣側(cè)面與夾持 板內(nèi)側(cè)盡量接觸，使受剪面水平，也能達(dá)到很好的固定效果，從而阻止結(jié)構(gòu)面試樣的不均勻 沉降。
[0025] (3)結(jié)構(gòu)面模型的凝固與制作模具的拆卸 待水泥砂漿凝固（約24h)后，擰松蝶形螺母移開(kāi)兩個(gè)夾持板即可；再將制作好的模型 從模具中取出，將模具上的水泥殘?jiān)謇砀蓛?。在制作另一半模型時(shí)同樣與上述步驟相同 使用防沉降儀，只是夾持的不是結(jié)構(gòu)面試樣而是內(nèi)嵌有結(jié)構(gòu)面試樣的半塊模型。在空模具 前后側(cè)板內(nèi)壁再次涂上一層脫模劑，并復(fù)上一張硬紙，再澆筑適量水泥砂漿，在模具邊框兩 端各放一根開(kāi)縫墊條，將已凝固的那一半模型倒轉(zhuǎn)，利用夾持板夾緊模型，再利用活動(dòng)螺桿 進(jìn)行吊放，使試樣結(jié)構(gòu)面試樣的受剪面高出樣模邊框大約4~ 5_時(shí)，再擰緊支架上的螺母 固定活動(dòng)螺桿。待24h后，拆去防沉降儀及模具，取出試樣，結(jié)構(gòu)面模型制作完成。
[0026] 上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu) 思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù) 方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容， 已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【權(quán)利要求】
1. 直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，其特征在于：包括外支架2個(gè)、活動(dòng)長(zhǎng)桿1根、 內(nèi)夾持板2塊、蝶形螺母14個(gè)、掛鉤3個(gè)、內(nèi)固定桿1根、內(nèi)活動(dòng)桿2根；所述外支架中間設(shè) 有堅(jiān)直滑槽，所述堅(jiān)直滑槽的兩側(cè)均設(shè)有刻度；所述活動(dòng)長(zhǎng)桿的兩端放置于所述的2個(gè)外 支架的滑槽內(nèi)，并通過(guò)蝶形螺母固定，所述活動(dòng)長(zhǎng)桿可以在外支架的滑槽內(nèi)上下移動(dòng)；所述 掛鉤的一端與活動(dòng)長(zhǎng)桿連接，其連接處通過(guò)焊接固定；所述掛鉤的另一端連接與所述內(nèi)固 定桿；所述的2塊內(nèi)夾持板通過(guò)所述內(nèi)固定桿連接起來(lái)，通過(guò)蝶形螺母固定在所述內(nèi)固定 桿上；所述每一塊內(nèi)夾持板上均設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的堅(jiān)直滑槽；所述內(nèi)夾持板上的滑槽之間穿 有帶蝶形螺母的內(nèi)活動(dòng)桿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，其特征在于：所述的外 支架底端為臺(tái)形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，其特征在于：所述的夾 持板可根據(jù)所要夾持試樣的大小，通過(guò)移動(dòng)內(nèi)活動(dòng)桿和螺母來(lái)調(diào)節(jié)并固定，且?jiàn)A持板內(nèi)側(cè) 為粗糙面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直剪試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)面試樣的防沉降儀，其特征在于：所述的活 動(dòng)長(zhǎng)桿中間段為矩形長(zhǎng)條，兩端為帶有螺紋的圓柱狀。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK104048870SQ201410316090
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】方堃, 江強(qiáng)強(qiáng), 向勇, 冉秀峰, 王泳蘅, 梅新宇, 張?bào)A, 孫超杰, 郭倩 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）