直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀的製作方法
2023-09-16 12:46:55
直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及巖體結構面的直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀，包括：外支架、活動長杆、夾持板、掛鈎、蝶形螺母。在結構面模型製作過程中，在模型內灌注一定量的水泥砂漿，再將結構面試樣直接放置在具有流動性的水泥砂漿上，會引起試樣的不均勻沉降；然而結構面的直剪試驗中要求製作的結構面模型必須水平，否則在進行直剪試驗時，將直接導致結構面與儀器所加豎向力不能垂直，導致法向應力與剪切方向是不垂直的，這將導致試驗結果與實際情況出現很大的誤差甚至是完全錯誤。在結構面模型的製作過程中，通過使用結構面模型的防沉降儀，將結構面試樣夾緊使其固定不動，避免了其發生不均勻沉降和沉降量過大的現象。
【專利說明】直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於工程【技術領域】，具體涉及直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀。
【背景技術】
[0002]巖體結構面的穩定性一直是巖土工程中一項重要的研究內容,穩定性的確定往往需要通過試驗得到結構面的抗剪強度指標，而結構面的直剪試驗常常被用來確定其抗剪強度指標。抗剪強度指標如果不準確將直接導致工程應用時造成較大偏差，甚至是得到與實際情況完全相反的結果。在使用XJ—型攜帶式剪切儀進行傳統的直剪試驗中，要先製作結構面模型，在製作過程中存在較多不足，影響較大的一點為:澆注時，在半個樣模內加適量的水泥砂漿，將結構面試樣放入模樣中心處，使巖體上部受剪切面高相對模邊框多出4-5mm ;隨後再添加適量的水泥砂漿填滿振勻。但是在隨後水泥砂漿凝結的初期，由於水泥砂漿的流動性以及結構面試樣自身的重力作用，結構面調整水平可能會發生不均勻沉降及沉降量過大的情況。
[0003]由於巖體結構面發生不均勻沉降及沉降量過大，在直剪實驗過程中會出現一系列的影響實驗準確性的情況。不均勻沉降會使在直剪實驗中，由於法向應力作用在不均勻的結構面，巖石結構面受到的法向應力小於實驗要求的法向應力。當巖體結構面沉降量過大時，會使剪切直接失敗，達不到直剪實驗要求。
[0004]因此，為了避免上述所出現的情況，就必須要消除結構面發生不均勻沉降及沉降量過大，這樣才使實驗的準確性和可靠性得到保證。本實用新型通過固定結構面試樣，避免不均勻沉降及沉降量過大現象。
【發明內容】
[0005]本實用新型提供了一種固定結構面試樣的防沉降儀，用於解決結構面試樣製作時存在不均勻沉降及沉降量過大的問題；該防沉降儀不僅結構簡單、操作方便、拆卸容易、價格低廉、使用效果好。
[0006]為解決以上問題，本實用新型提出的技術方案如下:
[0007]直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀包括以下幾個部分:外支架2個、活動長杆I根、內夾持板2塊、蝶形螺母14個、掛鈎3個、內固定杆I根、內活動杆2根。所述外支架中間設有豎直滑槽，所述豎直滑槽的兩側均設有刻度；所述活動長杆的兩端放置於所述的2個外支架的滑槽內，並通過蝶形螺母固定，所述活動長杆可以在外支架的滑槽內上下移動；所述掛鈎的一端與活動長杆連接，其連接處通過焊接固定；所述掛鈎的另一端連接於所述內固定杆；所述的2塊內夾持板通過所述內固定杆連接起來，通過蝶形螺母固定在所述內固定杆上；所述每一塊內夾持板上均設有兩個對稱的豎直滑槽；所述內夾持板上的滑槽之間穿有帶蝶形螺母的內活動杆，用於夾緊試樣。
[0008]以上所述的外支架低端為臺形。
[0009]以上所述的夾持板可根據所要夾持試樣的大小，通過移動內活動杆和螺母來調節並固定，且夾持板內側為粗糙面。
[0010]以上所述的活動長杆中間段為矩形長條，兩端為帶有螺紋的圓柱狀。
[0011]直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀,外支架高為60cm,下端為臺形,便於穩定，中間為矩形滑槽，可供活動杆在其中固定，滑槽寬2cm;活動杆中間段為矩形長條，橫截面尺寸為2cmX2cm，其焊有3個掛鈎，兩端為帶有螺紋的圓柱狀；3個掛鈎下端與實心杆焊接在一起，實心杆兩端對稱的安裝在夾持板上，實心杆橫截面為矩形，尺寸為IcmXlcm ;夾持板尺寸為IcmX 20cmX 20cm，夾持板可以在實心杆上來回移動，夾持板上豎直長滑槽尺寸為15cmX15cm，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；長槽穿有帶螺紋的圓杆，圓杆長為20cm，螺紋螺距為3mm，圓杆直徑為1cm，夾持板內側布置有六角螺母，外側有蝶形螺母，用於夾緊夾持板，固定結構面試樣，同時通過調節外支架使整體保持水平。
[0012]由於XJ—型攜帶式剪切儀所搭配的製作模具的尺寸限制，對結構面試樣的規格要求為長軸6?12cm，高約rScm的近似方塊體；根據以上各部件的尺寸設計，本防沉降儀適合於平面尺寸範圍為Γ30的結構面試樣。
[0013]本實用新型的技術效果是:將外支架放置在澆注模具兩邊，用帶蝶形螺母的圓杆連接的兩塊活動夾持板，調整兩塊夾持板，使其內側與結構面試樣貼緊，通過擰蝶形螺母來收縮兩夾持板使結構面式樣夾緊固定好，並使整體水平，往模型內澆築一定量的水泥砂漿，達到一定高度後，開始吊放結構面試樣，再移動活動長杆使結構面試樣的受剪面高出樣模邊框大約Γ5πιπι，並利用支架外側帶有的刻度微調活動長杆使之水平，繼而將活動長杆兩側螺母擰緊固定，然後注入水泥砂漿填滿搗實即可；在結構面模型製作時，通過使用結構面試樣的防沉降儀，將結構面夾緊使其固定不動，避免了其發生不均勻沉降和沉降量過大；待水泥砂漿凝固後(約24h)即可將防沉降儀拆除，保證了結構面試樣在水泥砂漿中的均勻沉降及控制了結構面試樣的沉降量。
[0014]本實用新型與現有技術相比有以下優點:
[0015]1、本實用新型防沉降儀的每一塊夾持板內側具有波形螺紋，增大了夾持板與結構面式樣的吻合性，較之前的防沉降夾擁有更好的固定試樣的作用；
[0016]2、本實用新型防沉降儀原理簡單易懂，不光外支架上的活動杆可以上下移動，夾持板上的圓杆也可以上下移動，很大程度上擴大了可夾持結構面式樣的高度範圍；
[0017]3、本實用新型防沉降儀結構簡單，體積小，便於攜帶、方便操作、易於拆卸、價格低廉、使用效果好；
[0018]4、本實用新型防沉降儀能起到固定結構面試樣的作用，使其固定在某一高度，而不因水泥砂漿的流動性和試樣的自重作用下發生不均勻沉降；
[0019]5、本實用新型防沉降儀通過夾持板內側的粗糙面和螺絲的作用，可很好的夾持結構面試樣而不致使其鬆動，從而保持結構面試樣水平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型防沉降儀的結構示意圖。
[0021]圖2為本實用新型夾持板的結構示意圖。
[0022]圖3為本實用新型中內活動杆示意圖。
[0023]圖4為本實用新型中活動長杆示意圖。
[0024]圖5為本實用新型中帶刻度的外支架示意圖。
[0025]上述圖中:1-防沉降儀外支架；2_活動長杆；3-掛鈎；4-內固定杆；5_夾持板；6-內活動杆；7-蝶形螺母。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0027]參照圖1到圖4，直剪試驗結構面試樣的防沉降儀包括以下幾部分:包括外支架2個、活動長杆I根、內夾持板2塊、蝶形螺母14個、掛鈎3個、內固定杆I根、內活動杆2根；外支架中間設有豎直滑槽，豎直滑槽的兩側均設有刻度；活動長杆的兩端放置於所述的2個外支架的滑槽內，並通過蝶形螺母固定；活動長杆可以在外支架的滑槽內上下移動；掛鈎的一端與活動長杆連接，其連接處通過焊接固定；掛鈎的另一端連接於所述內固定杆；所述的2塊內夾持板通過所述內固定杆連接起來，通過蝶形螺母固定在所述內固定杆上；每一塊內夾持板上均設有兩個對稱的豎直滑槽；內夾持板上的滑槽之間穿有帶蝶形螺母的內活動杆，用於夾緊試樣。
[0028]為了說明直剪試驗結構面試樣的防沉降儀的操作過程，本實施以尺寸為1cmX 1cm的結構面試樣的模型製作過程為例進行說明。
[0029](I)結構面試樣製備前防沉降儀準備
[0030]首先將結構面模具放在試驗臺上，把脫模劑均勻的塗抹在結構面模具前後側板內壁，均勻塗抹後，再在內壁上鋪上一層硬紙，易於後面結構面試樣的脫模。然後在結構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位置，組裝好儀器。
[0031](2)用防沉降儀固定結構面試樣
[0032]此時將結構面試樣防沉降儀放在模型兩側，並把兩個夾持板拉開，將結構面試樣放在中間，慢慢收縮夾持板，使夾持板內側與結構面試樣兩側面接觸好，貼緊後通過擰緊蝶形螺母與內側的六角螺母，將試樣夾緊並保持受剪面水平；通過下調外支架上的活動螺杆使試樣結構面試樣的受剪面高出樣模邊框大約5mm時，再擰緊支架上的螺母固定活動螺杆，以阻止結構面發生不均勻沉降及沉降量過大。如果結構面試樣兩相對應的側面是平行的，則夾持板內側與結構面試樣兩個側面均達到整個側面相接觸，此時的固定效果最好。但如果結構面試樣兩相對應的側面是不平行的，則可以通過調節蝶形螺母促使式樣側面與夾持板內側儘量接觸，使受剪面水平，也能達到很好的固定效果，從而阻止結構面試樣的不均勻沉降。
[0033](3)結構面模型的凝固與製作模具的拆卸
[0034]待水泥砂漿凝固(約24h)後，擰松蝶形螺母移開兩個夾持板即可；再將製作好的模型從模具中取出，將模具上的水泥殘渣清理乾淨。在製作另一半模型時同樣與上述步驟相同使用防沉降儀，只是夾持的不是結構面試樣而是內嵌有結構面試樣的半塊模型。在空模具前後側板內壁再次塗上一層脫模劑，並復上一張硬紙，再澆築適量水泥砂漿，在模具邊框兩端各放一根開縫墊條，將已凝固的那一半模型倒轉，利用夾持板夾緊模型，再利用活動螺杆進行吊放，使試樣結構面試樣的受剪面高出樣模邊框大約Γ 5mm時，再擰緊支架上的螺母固定活動螺杆。待24h後，拆去防沉降儀及模具，取出試樣，結構面模型製作完成。
[0035]上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的構思和範圍進行限定。在不脫離本實用新型設計構思的前提下，本領域普通人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本實用新型的保護範圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【權利要求】
1.直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀，其特徵在於:包括外支架2個、活動長杆I根、內夾持板2塊、蝶形螺母14個、掛鈎3個、內固定杆I根、內活動杆2根；所述外支架中間設有豎直滑槽，所述豎直滑槽的兩側均設有刻度；所述活動長杆的兩端放置於所述的2個外支架的滑槽內，並通過蝶形螺母固定，所述活動長杆可以在外支架的滑槽內上下移動；所述掛鈎的一端與活動長杆連接，其連接處通過焊接固定；所述掛鈎的另一端連接於所述內固定杆；所述的2塊內夾持板通過所述內固定杆連接起來，通過蝶形螺母固定在所述內固定杆上；所述每一塊內夾持板上均設有兩個對稱的豎直滑槽；所述內夾持板上的滑槽之間穿有帶蝶形螺母的內活動杆。
2.根據權利要求1所述的直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀，其特徵在於:所述的外支架底端為臺形。
3.根據權利要求1所述的直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀，其特徵在於:所述的夾持板可根據所要夾持試樣的大小，通過移動內活動杆和螺母來調節並固定，且夾持板內側為粗糙面。
4.根據權利要求1所述的直剪試驗中結構面試樣的防沉降儀，其特徵在於:所述的活動長杆中間段為矩形長條，兩端為帶有螺紋的圓柱狀。
【文檔編號】G01N1/28GK203965210SQ201420367427
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】方堃, 江強強, 向勇, 冉秀峰, 王泳蘅, 梅新宇, 張驛, 孫超傑, 郭倩 申請人:中國地質大學（武漢）