岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，包括圆形承载板，圆形承载板的中心设有滑块止动棒，圆形承载板沿圆周方向呈放射状均匀分布有六个第一矩形凹槽，相邻两个第一矩形凹槽的中间设有第三矩形凹槽，第一矩形凹槽与邻近的第三矩形凹槽之间设有第二矩形凹槽，第一矩形凹槽、第二矩形凹槽以及第三矩形凹槽分别对应地嵌入第一导轨、第二导轨、第三导轨，上述导轨上均设置有两个弧形凹槽，弧形凹槽里设有钢珠，上述导轨上沿圆形承载板的径向依次设有多圈滑块，滑块通过钢珠可在导轨上沿径向自由滑动。本发明将轴向荷载通过多圈自动滑块施加在试样上，同时滑块与圆形承载板之间通过钢珠减小摩阻力，能很好的解决试样端部约束问题。
【专利说明】岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土力学室内试验【技术领域】，具体是一种岩土工程三轴压缩试验微摩擦 荷载传力板。
【背景技术】
[0002] 在土工三轴试验中，土体材料（试样）与加载结构（钢结构）之间由于变形的不 协调两者之间往往将产生摩擦力（简称界面摩阻力），界面摩阻力的存在直接影响到试样 的真实受力，影响到试样的变形大小和形态，甚至会使试验成果出现不确定性。现有研究表 明，常规三轴试验中，在某一应变状态下，试样中不同区域中的颗粒的位移存在较大差异， 即在上、下端部近似三角形区域中的颗粒的相对位移极小，此区域外的试样中部区域中的 颗粒的相对位移较大，使得试样剪切完成后呈现鼓状形态。这些都是端部界面摩阻力导致 的外部表现。因此，探索并发明一种岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，有效消除试 样的端部摩阻力，并将荷载施加在试样上，使试样在接触面切线方向上可以自由变形，尽可 能提1?试验精度，具有重要实际意义。
[0003] 现有降低界面摩阻力的技术通常有以下几种：采用高抛光板、摩擦系数较小的垫 片或在加载板与试样接触面间涂黄油、凡士林等润滑剂，以上方法虽有一定的效果，但仍不 能满足试验的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，以解决三 轴试验中存在的界面摩阻力过大导致的端部约束问题。
[0005] 本发明采用如下技术方案实现：
[0006] -种岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，包括圆形承载板，圆形承载板的 中心设有滑块止动棒，圆形承载板沿圆周方向呈放射状均匀分布有六个第一矩形凹槽，相 邻两个第一矩形凹槽的中间设有第三矩形凹槽，第一矩形凹槽与邻近的第三矩形凹槽之间 设有第二矩形凹槽，第一矩形凹槽、第二矩形凹槽以及第三矩形凹槽分别对应地嵌入有第 一导轨、第二导轨、第三导轨，第一导轨、第二导轨、第三导轨上均设置有弧形凹槽，弧形凹 槽里设有钢珠，第一导轨、第二导轨、第三导轨上沿圆形承载板的径向依次设有多圈滑块， 多圈滑块与滑块止动棒拼成一个直径比圆形承载板略大的圆盘，滑块通过钢珠可在第一导 轨、第二导轨、第三导轨上沿径向自由滑动。
[0007] 如上所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，沿圆形承载板的径向依次 设有七圈滑块，由内至外分别由第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块、第五滑块、第六 滑块、第七滑块组成，第一滑块与滑块止动棒相邻，第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑 块、第五滑块、第六滑块、第七滑块沿圆形承载板的径向依次布置在第一导轨上，并通过钢 珠在第一导轨上沿径向自由滑动；第四滑块、第五滑块、第六滑块、第七滑块沿径向依次布 置在第二导轨上面，并通过钢珠在第二导轨上沿径向自由滑动；第二滑块、第三滑块、第四 滑块、第五滑块、第六滑块、第七滑块沿径向依次布置在第三导轨上面，并通过钢珠在第三 导轨上沿径向自由滑动。
[0008] 如上所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，第一滑块沿环向均匀分布 有6个，第二滑块、第三滑块沿环向均匀分布各有12个，第四滑块、第五滑块、第六滑块、第 七滑块沿环向均匀分布各有24个，所有126个滑块与滑块止动棒拼成一个圆盘，用于与试 样直接接触。
[0009] 如上所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，导轨包括一截面为凸字形 的导轨本体，导轨本体顶部间隔设有两个向下凹陷的弧形凹槽，每一弧形凹槽内布满钢珠， 导轨本体两侧一边为台阶面，另一侧台阶面坚直侧壁上设有滑槽；滑块包括一扇形本体，扇 形本体下部设有坚直的第一滑条和第二滑条，第二滑条设有对应滑块上滑槽的凸条，第一 滑条与台阶面接触，第二滑条的凸条插入到导轨的滑槽内。
[0010] 如上所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，第一矩形凹槽、第二矩形 凹槽以及第三矩形凹槽均开设有螺栓孔，第一导轨、第二导轨、第三导轨上对应设有固定 孔，螺栓依次穿过导轨上的固定孔、凹槽上的螺栓孔将导轨锁固于圆形承载板。
[0011] 如上所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，底部圆形承载板的直径为 300mm，直接承受施加的轴向荷载，滑块止动棒与滑块拼成的圆盘直径为320mm，用于与试样 直接接触。
[0012] 本发明是在三轴试验中将轴向荷载通过多圈自动滑块施加在试样上，同时滑块与 圆形承载板之间通过钢珠使滑动摩擦变为滚动摩擦，从而有效减小试样与加载板之间的界 面摩阻力，使试样在接触面切线方向上可以自由变形，能很好的解决试样端部约束问题，尽 可能提1?试验精度，提1?二轴试验的技术水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的结构分解示意图；
[0014] 图2是本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的导轨布置图；
[0015] 图3是本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的滑块布置图；
[0016] 图4是本发明导轨（6、7、8)的剖视图；
[0017] 图5是本发明滑块（12-18)的剖视图；
[0018] 图6是本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的立体结构示意图； [0019] 图7是本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的剖视图。
[0020] 图中：1一圆形承载板，2-第一矩形凹槽，3-第二矩形凹槽，4一第三矩形凹槽， 5一螺栓孔，6-第一导轨，7-第二导轨，8-第二导轨，9一弧形凹槽，10-钢珠，11 一滑块止 动棒，12-第一滑块，13-第二滑块，14 一第三滑块，15-第四滑块，16-第五滑块，17-第 六滑块，18-第七滑块，19一台阶面，20-滑槽，21-扇形本体，22-第一滑条，23-第二滑 条，24 -凸条。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022] 图1所示为本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板的结构分解示意图， 所述岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板包括圆形承载板1，圆形承载板1的中心设 有滑块止动棒11，圆形承载板1沿圆周方向呈放射状均匀分布有六个第一矩形凹槽2,第一 矩形凹槽2的一端与滑块止动棒11接触，另一端延伸至圆形承载板1边缘。相邻两个第一 矩形凹槽2的中间设有第三矩形凹槽4,第三矩形凹槽4的一端与邻近的第一矩形凹槽2抵 靠，另一端延伸至圆形承载板1边缘。第一矩形凹槽2与邻近的第三矩形凹槽4之间设有 第二矩形凹槽3,第二矩形凹槽3的一端与邻近的第三矩形凹槽4抵靠，另一端延伸至圆形 承载板1边缘。
[0023] 请一并参考图2,第一矩形凹槽2、第二矩形凹槽3以及第三矩形凹槽4分别对应 地嵌入有第一导轨6、第二导轨7、第三导轨8,嵌入深度为6mm，同时第一导轨6、第三导轨8 沿环向均匀分布各有6个，第二导轨7沿环向均匀分布有12个，并通过螺栓与圆形承载板1 固定连接。具体的，第一矩形凹槽2、第二矩形凹槽3以及第三矩形凹槽4均开设有螺栓孔 5,第一导轨6、第二导轨7、第三导轨8上对应设有固定孔，螺栓依次穿过导轨上的固定孔、 凹槽上的螺栓孔6即可将导轨锁固于圆形承载板1。
[0024] 请一并参考图3,第一导轨6、第二导轨7、第三导轨8上沿圆形承载板1的径向依 次设有多圈滑块，由内至外分别为第一滑块12、第二滑块13、第三滑块14、第四滑块15、第 五滑块16、第六滑块17、第七滑块18。在其中一实施中，第一滑块12与滑块止动棒11相 邻，第一滑块12、第二滑块13、第三滑块14、第四滑块15、第五滑块16、第六滑块17、第七滑 块18沿圆形承载板1的径向依次布置在第一导轨6上，并通过钢珠10在第一导轨6上沿径 向自由滑动；第四滑块15、第五滑块16、第六滑块17、第七滑块18沿径向依次布置在第二 导轨7上面，并通过钢珠10在第二导轨7上沿径向自由滑动；第二滑块13、第三滑块14、第 四滑块15、第五滑块16、第六滑块17、第七滑块18沿径向依次布置在第三导轨8上面，并通 过钢珠10在第三导轨8上沿径向自由滑动。同时第一滑块沿环向均匀分布有6个，第二滑 块13、第三滑块14沿环向均匀分布各有12个，第四滑块15、第五滑块16、第六滑块17、第 七滑块18沿环向均匀分布各有24个，所有126个滑块均可通过钢珠10沿导轨自由滑动。
[0025] 请一并参考图4,在其中一实施例中，导轨（6、7、8)包括一截面为凸字形的导轨本 体，导轨本体顶部间隔设有两个向下凹陷的弧形凹槽9,弧形凹槽9里面布满钢珠10。导轨 本体两侧一边为台阶面19,另一侧台阶面坚直侧壁上设有滑槽20。
[0026] 请一并参考图5,滑块（12-18)包括为一带两翼的扇形滑块，两翼内侧紧贴导轨外 侦k具体的，滑块（12-18)包括一扇形本体21，扇形本体21下部设有坚直的第一滑条22和 第二滑条23,第二滑条23设有对应滑块上滑槽20的凸条24,在安装时，弧形凹槽9中装满 钢珠10,滑块与扇形本体21卡扣配合，扇形本体21将弧形凹槽9盖住，第一滑条22与台阶 面19接触，第二滑条23的凸条24插入到导轨的滑槽20内，且可沿着滑槽20滑动，这样滑 块通过弧形凹槽9中的钢珠10以及第一滑条22和第二滑条23在台阶面19和滑槽20的 配合即可实现沿着导轨径向滑动。
[0027] 如图6所示，本实施例岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板共有126个滑块， 上述126个滑块与1个滑块止动棒11拼成一直径为320_的圆盘并与试样直接接触，并可 通过钢珠10在导轨上自由滑动，使轴向加载过程中试样端部沿径向可以自由变形，达到微 摩擦效果，解决三轴试样端部摩阻力问题。
[0028] 如图7所示，一种岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板为变截面圆盘，从下 往上依次为圆形承载板1，导轨（6、7、8)，钢珠10,滑块（12-18)，底部直径为300mm，与加载 板接触，上部直径为320mm，与试样直接接触。本发明岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传 力板，可以有效地将荷载施加在试样上，在试样与荷载传力板界面接触面切线方向上没有 摩擦力或者摩阻力极小（微摩擦），试样在接触面切线方向上可以自由变形，尽可能提高试 验精度。
[0029] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 属于本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1. 一种岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，其特征在于：包括圆形承载板（1)， 圆形承载板（1)的中心设有滑块止动棒（11)，圆形承载板（1)沿圆周方向呈放射状均匀 分布有六个第一矩形凹槽（2)，相邻两个第一矩形凹槽（2)的中间设有第三矩形凹槽（4)， 第一矩形凹槽（2)与邻近的第三矩形凹槽（4)之间设有第二矩形凹槽（3)，第一矩形凹 槽（2)、第二矩形凹槽（3)以及第三矩形凹槽（4)分别对应地嵌入第一导轨￠)、第二导轨 (7)、第三导轨（8)，第一导轨￠)、第二导轨（7)、第三导轨（8)上均设置有弧形凹槽（9)， 弧形凹槽（9)里设有钢珠（10)，第一导轨￠)、第二导轨（7)、第三导轨（8)上沿圆形承载 板（1)的径向依次设有多圈滑块，多圈滑块与滑块止动棒（11)拼成一个直径比圆形承载板 (1)略大的圆盘，滑块通过钢珠（10)可在第一导轨（6)、第二导轨（7)、第三导轨（8)上沿径 向自由滑动。
2. 如权利要求1所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，其特征在于：沿圆 形承载板（1)的径向依次设有七圈滑块，由内至外分别由第一滑块（12)、第二滑块（13)、第 三滑块（14)、第四滑块（15)、第五滑块（16)、第六滑块（17)、第七滑块（18)组成，第一滑 块（12)与滑块止动棒（11)相邻，第一滑块（12)、第二滑块（13)、第三滑块（14)、第四滑块 (15)、第五滑块（16)、第六滑块（17)、第七滑块（18)沿圆形承载板（1)的径向依次布置在 第一导轨（6)上，并通过钢珠（10)在第一导轨（6)上沿径向自由滑动；第四滑块（15)、第五 滑块（16)、第六滑块（17)、第七滑块（18)沿径向依次布置在第二导轨（7)上面，并通过钢 珠（10)在第二导轨（7)上沿径向自由滑动；第二滑块（13)、第三滑块（14)、第四滑块（15)、 第五滑块（16)、第六滑块（17)、第七滑块（18)沿径向依次布置在第三导轨（8)上面，并通 过钢珠（10)在第三导轨⑶上沿径向自由滑动。
3. 如权利要求2所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，其特征在于：第一 滑块（12)沿环向均匀分布有6个，第二滑块（13)、第三滑块（14)沿环向均匀分布各有12 个，第四滑块（15)、第五滑块（16)、第六滑块（17)、第七滑块（18)沿环向均匀分布各有24 个，所有126个滑块与滑块止动棒（11)拼成一个圆盘，用于与试样直接接触。
4. 如权利要求1所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，其特征在于：导轨 (6、7、8)包括一截面为凸字形的导轨本体，导轨本体顶部间隔设有两个向下凹陷的弧形凹 槽（9)，每一弧形凹槽（9)内布满钢珠，导轨本体两侧一边为台阶面（19)，另一侧台阶面坚 直侧壁上设有滑槽（20);滑块（12-18)包括一扇形本体（21)，扇形本体（21)下部设有坚直 的第一滑条（22)和第二滑条（23)，第二滑条（23)设有对应滑块上滑槽（20)的凸条（24)， 第一滑条（22)与台阶面（19)接触，第二滑条（23)的凸条（24)插入到导轨的滑槽（20)内。
5. 如权利要求1所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，其特征在于：第一 矩形凹槽（2)、第二矩形凹槽（3)以及第三矩形凹槽（4)均开设有螺栓孔￠)，第一导轨 (6)、第二导轨（7)、第三导轨（8)上对应设有固定孔，螺栓依次穿过导轨上的固定孔、凹槽 上的螺栓孔（6)将导轨锁固于圆形承载板（1)。
6. 如权利要求2或3所述的岩土工程三轴压缩试验微摩擦荷载传力板，其特征在于： 所述圆形承载板（1)径向横截面直径为300_，直接承受施加的轴向荷载，滑块止动棒（11) 与滑块拼成的圆盘直径为320mm，用于与试样直接接触。
【文档编号】G01N3/02GK104089813SQ201410333749
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】程展林, 王艳丽, 潘家军, 左永振, 饶锡保, 张伟, 刘传庆, 丁红顺, 徐晗, 江洎洧, 黄斌, 余盛关, 丁遵阳 申请人:长江水利委员会长江科学院