专利名称：一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，具体地说是一种对软岩室内剪切试验软岩试样的饱水养护和剪切的饱水剪切盒，尤其是能脱离剪切流变仪进行独立的浸水饱和的饱水剪切盒。
背景技术：
软岩遇水后力学性质软化规律的研究，是水-岩相互作用研究的重要课题之一。 由于软岩强度低，本身存在各种原、次生结构面，并且部分软岩富含膨胀性的粘土矿物，当岩样饱水时易膨胀崩解、产生裂缝，给软岩浸水试验研究造成了很大的困难，同时对研究软岩浸水软化规律提出了很高的挑战。目前，中科院岩土所制造的JQ-200型岩石剪切流变仪只能将岩样的下半部分装入剪切盒中，使岩样上半部分暴露于空气中，该岩石剪切流变试验系统对软岩在饱水状态下进行剪切试验时的影响考虑还不够充分，对软岩饱水剪切实验并不完全适用。由于对软岩浸水后力学性质软化的研究存在上述的困难，要解决以上难题，最大的技术难关是开发和设计出能同时满足软岩浸水和进行剪切试验操作的饱水剪切盒。在整个试验过程中，如何能保证在长期浸水条件下，岩样不发生掉块，崩解和剥离等现象，又能在达到预定的浸水天数下进行剪切试验，是很多同行学者努力探索解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术存在的问题，提供一种适用于软岩在饱水过程中的岩样养护与剪切的软岩水岩相互作用饱水剪切盒，以满足对软岩水-岩相互作用研究的实际需要。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，包括上剪切盒和下剪切盒，所述的上剪切盒由前板与U形框体组成，前板与U形框体均设有前板连接螺栓孔和前板连接定位插销孔，上剪切盒的前板与U形框体通过螺栓和定位插销连接成无底无盖的上剪切盒；下剪切盒两侧设有滚珠槽，下部设有盒底；上剪切盒和下剪切盒通过插销和提销连接成一个立方体，在上剪切盒与下剪切盒形成的内腔四角设有进水孔。本发明所述的插销插在上剪切盒的插销孔与下剪切盒的无丝纹插销孔中，所述的提销的尾部设有螺纹，通过上剪切盒的提销孔后旋入下剪切盒的有丝纹提销孔中，提销的头部设有一个提手横杆。所述的下剪切盒两侧设有的滚珠槽内安装有滚珠，上剪切盒与下剪切盒之间通过滚珠接触。本发明的饱水剪切盒通过插销和提销将上下剪切盒连接为一个立方体，可以使剪切盒在水盆或桶中进行均勻的饱水，防止软岩试样遇水膨胀、崩解掉块，有利于岩样的养护。试验时，通过提销提起可将整个饱水剪切盒嵌入主机平台内，使下剪切盒和主机连接为一体；然后拆卸上剪切盒前侧板，使岩样沿软弱面自由剪切。针对软岩水-岩相互作用所设计的饱水剪切盒，可使剪切盒成为一个独立剪切仪主机体外的饱水试验装置，因此可以按需求加工多个剪切盒，同时进行一组多个岩样的饱水剪切，这样大大的缩短了试验周期，具有很强的实用性。应用本发明的软岩水岩相互作用饱水剪切盒进行软岩饱水剪切试验，其步骤为(1)根据试验需求加工好多个剪切盒，装样时先将多个软岩样品分别放入下剪切盒，再将上剪切盒套在岩样上，通过插销和提销将上下剪切盒连接为一体，成为一个独立的完整的岩样饱水剪切盒；上、下剪切盒之间通过滚珠接触。(2)将装了软岩样的饱水剪切盒在水盆或桶中进行均勻的饱水。(3)试验时，通过提销将装有软岩样的饱水剪切盒移出水盆或桶，嵌入主机平台内，使下剪切盒和主机连接为一体。通过剪切仪的球面压板的滚动，消除了岩样与传力板间的摩擦力；拆卸上剪切盒的前板，使岩样沿自由软弱面产生剪切破坏。本发明的饱水剪切盒与现有技术相比具有以下优点1、本发明的饱水剪切盒解决了软弱岩样遇水崩解掉块的问题，保持了岩样的整体性，利于岩样的养护，使试样渗水更均勻，减小了试验结果的误差。2、本发明的饱水剪切盒结构简单、使用方便，丰富了岩石剪切仪器中剪切盒的型式。进行试验或研究时，可按照试验设计要求，配备多个饱水剪切盒同时进行饱水试验，将大大的缩短试验周期。本发明的饱水剪切盒适应于软岩水-岩相互作用研究，对于岩石室内软岩水-岩相互作用饱水剪切试验的优化设计具有一定的参考价值，具有很强的实用性。
图1为本发明饱水剪切盒结构示意图。图2为本发明提销、插销的结构示意图。图3为本发明的上剪切盒前板主视示意图。图4本发明上剪切盒的俯视示意图。图5为图4侧视示意图。图6为本发明下剪切盒结构主视示意图。图7为图6俯视示意图。上述图中1-U形框体、2-插销孔、3-提销孔、4-进水孔、5-前板连接螺栓孔、6-前板连接定位插销孔、7-前板、8-下剪切盒、9-无丝纹插销孔、10-有丝纹提销孔、11-滚珠槽、 12-插销、13-提销。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1 本发明的软岩水岩相互作用饱水剪切盒，其结构如图1、3、4、5、6、7所示，包括上剪切盒和下剪切盒，所述的上剪切盒由上剪切盒的前板7与U形框体1组成，上剪切盒前板与U形框体均设有前板连接螺栓孔5和前板连接定位插销孔6，上剪切盒的前板7与U形框体1通过螺栓和定位插销连接成无底无盖的上剪切盒；下剪切盒8两侧设有滚珠槽11，下部设有盒底，上剪切盒和下剪切盒8通过插销12和提销13连接成一个整体，在上剪切盒与下剪切盒的内腔的四角设有进水孔4。所述的插销12插入上剪切盒的插销孔2与下剪切盒的无丝纹插销孔9中，所述的提销13的尾部设有螺纹，通过上剪切盒的提销孔3后旋入下剪切盒的有丝纹提销孔10中旋紧，提销的头部设有一个提手横杠，便于在试验时通过提销移动整个饱水剪切盒。插销12 与提销13的结构参见图2。所述的下剪切盒两侧设有的滚珠槽内安装有滚珠，上剪切盒与下剪切盒之间通过滚珠接触。本软岩水岩相互作用饱水剪切盒的制作制作时上剪切盒与下剪切盒8尺寸相同，参见图1、3和7，上剪切盒的前板7、U形框体1和下剪切盒8的壁厚均为24. 75mm,内腔尺寸为100 X 100 X 50謹，外部尺寸为149. 5 X 149. 5 X 75謹，上剪切盒的前板7、U形框体1 通过4个螺栓和2个定位插销固定，在饱水及剪切时可进行装卸。下剪切盒的滚珠槽11尺寸为149. 5X14. 75X14. 75mm，滚珠槽内安装有滚珠，上、下剪切盒之间通过滚珠接触，上、 下剪切盒之间有2mm的缝隙利于上剪切盒的推动，同时可以使水进入剪切盒内浸泡岩样。 上、下剪切盒连接后整体外形尺寸为149. 5X149. 5X 152mm的近立方体，剪切盒上设计有半径为4mm的四个插销孔2和两个提销孔3，配件有四个插销12和两个提销13，长120mm。 剪切盒内腔四角设的进水孔4半径为3mm，参见图4、5。饱水时，先将岩样装入下剪切盒，再将上剪切盒套在岩样上，通过插销12和提销 13使上下剪切盒组装成为一个独立的完整的饱水剪切盒，可脱离剪切流变仪器在水盆中进行岩样的浸水饱和。试验时，通过提销将饱水剪切盒移出水盆，嵌入JQ-200型岩石剪切流变仪的主机剪切平台中，使下剪切盒和主机成为一个整体，拆卸上剪切盒的前板7，拔掉插销12和提销13，使上剪切盒和岩样在水平推力下通过滚珠剪切；在水平剪力的作用下，岩样可以沿自由软弱面发生剪切破坏。本发明的软岩水岩相互作用饱水剪切盒结构简单、使用方便，具有很强的实用性。
权利要求
1.一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，包括上剪切盒和下剪切盒，其特征在于所述的上剪切盒由前板与U形框体组成，前板与U形框体均设有前板连接螺栓孔和前板连接定位插销孔，上剪切盒的前板与U形框体通过螺栓和定位插销连接成无底无盖的上剪切盒； 下剪切盒两侧设有滚珠槽，下部设有盒底；上剪切盒和下剪切盒通过插销和提销连接成一个立方体，在上剪切盒与下剪切盒形成的内腔四角设有进水孔。
2.根据权利要求1所述的一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，其特征在于所述的插销插在上剪切盒的插销孔与下剪切盒的无丝纹插销孔中，所述的提销的尾部设有螺纹，通过上剪切盒的提销孔后旋入下剪切盒的有丝纹提销孔中，提销的头部设有一个提手横杆。
3.根据权利要求1所述的一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，其特征在于所述的下剪切盒两侧设有的滚珠槽内安装有滚珠，上剪切盒与下剪切盒之间通过滚珠接触。
全文摘要
本发明为一种软岩水岩相互作用饱水剪切盒，是为研究软岩水-岩相互作用而研制的。剪切盒分为上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒由前板与U形框体通过螺栓和定位插销连接组成；下剪切盒两侧设有滚珠槽，下部设有盒底，上、下剪切盒通过插销和提销连接成一个既能浸水又能进行剪切试验的饱水剪切盒。本发明的饱水剪切盒解决了软弱岩样遇水崩解、掉块、剥离等问题，消除了软岩浸水过程中的隐患，剪切盒内腔的四角留有进水孔使得试样在浸水过程中渗水更充分和均匀，剪切试验结果更为理想。本发明的饱水剪切盒结构简单、使用方便，进行试验或研究时，可按试验要求制作多个饱水剪切盒同时进行浸水饱和，大大地缩短试验周期，具有很强的实用性。
文档编号G01N1/28GK102564868SQ201110444400
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者厚渊博, 张久龙, 李明, 简文星 申请人:中国地质大学(武汉)