一种软岩相似材料标准圆柱试件变角剪切组合夹具的制作方法

本发明属于岩石力学测试技术领域，是涉及一种剪切夹具，具体涉及一种软岩相似材料标准圆柱试件变角剪切组合夹具。

背景技术：

岩石的抗剪强度是指岩石受剪切破坏时，剪切面上的极限应力值，它是岩石抗剪性能的基本指标。室内岩石剪切试验方法很多，大致可分为:剪切面上不加正应力的试验，如单面剪切、双面剪切、冲切试验；剪切面上施加正应力的试验，如直剪试验、变角板法剪切试验、三轴剪切试验、扭转试验。利用单轴抗拉和抗压强度的摩尔圆确定抗剪强度。

以上的试验方法各有优缺点，三轴剪切试验能够反映岩石在三向应力状态下强度及变形特性，但试验设备复杂、费用高，试验难度大，现在应用较广泛的为变角剪切试验(国际岩石力学局建议采用此法)，而目前变角剪切夹具大部分针对方形试件设计，标准圆柱试件的变角剪切夹具很少有，圆柱形试件相比于正方体试件更易制作，且应力集中现象发生的可能性小，测量数据更加准确，因此设计一种用于标准圆柱试件的变角剪切夹具尤为必要，尤其是针对深部软岩的研究。随着地质工程对深部软岩的开发，软岩的力学性能成为一项重要的研究课题。而由于深部软岩开采困难，制作式样的成本较高，目前普遍采用相似材料模拟的方式来研究其力学性能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种与普通压力机适配，能够对软岩相似材料标准圆柱试件进行变角剪切试验的组合夹具，单人操作，实现对标准圆柱形试件不同角度的剪切试验，从而进一步研究软岩相似材料的剪切力学性能。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

一种软岩相似材料标准圆柱试件变角剪切组合夹具，包括底座、支柱、滑动卡座和剪切滑块。所述底座包括上底座和下底座，所述支柱有4个，对称分布在底座四角，所述滑动卡座包括上滑动卡座和下滑动卡座，所述剪切滑块有两个，分别固定在上滑动卡座和下滑动卡座上；还包括定位螺栓、试样顶板、卡座定位板、紧固螺栓和滑块定位板，起到辅助定位和固定夹具各个零部件的作用。

其中，所述上底座和下底座在同侧分别开有4个与水平方向呈不同角度的长方形槽，沿圆弧面开有一横截面为等腰梯形的凹槽，上底座的顶部和下底座的底部有一圆柱形凸台，与普通压力试验机底部圆形凹槽匹配。

其中，所述上滑动卡座、下滑动卡座、剪切滑块和试样顶板组合后可将圆柱形标准试样固定于夹具中心；上滑动卡座、下滑动卡座的结构相似，圆弧面有一横截面为等腰梯形的光滑凸起，与上底座和下底座的凹槽配合，可以沿圆弧滑动；剪切滑块横截面为等腰三角形，底面对称分布有两个长方体凸起，与滑动卡座的两个凹槽配合，可以通过滑动来调整剪切滑块位置。

其中，所述定位螺栓共有4个，分别旋进滑动卡座的四个螺纹通孔中，定位螺栓一端有一字凹槽，另一端连接试样顶板，可通过旋转定位螺栓调整试样顶板的位置，同一滑动卡座上的两个定位螺栓一字凹槽始终保持一致，以保证试样顶板不倾斜，所述紧固螺栓有4个，与滑块定位板组合，用于固定剪切滑块位置。

由于采用了以上的技术方案，本发明的优点在于：

1.可以根据试样的大小调整剪切位置，适用于不同的圆柱试样。

2.夹具整体结构紧凑，拆装容易，操作简单。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明部分结构示意图；

图3为本发明下剪切卡座组合部分结构示意图。

图中：1.上底座 2.上滑动卡座 3.卡座定位板 4.定位螺栓 5.试样顶板 6.支柱 7.下滑动卡座 8.下底座 9.剪切滑块 10.滑块定位板 11.紧固螺栓

具体实施方式

以下实施用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明原理是：安装好上下底座后，通过调整卡座定位板、定位螺栓、试样顶板和滑块定位板使岩石试样和夹具处于试验要求位置，通过压力机施压对岩石试样进行剪切试验。

参见图1-3，本发明，包括上底座(1)、上滑动卡座(2)、下滑动卡座(7)、下底座(8)，上底座(1)和下底座(2)均带有与压力机压头适配的转换接头，并开有四个与水平方向呈不同角度的槽和一个梯形圆弧凹槽，上滑动卡座(7)、下滑动卡座(8)的结构相似，圆弧面有一横截面为等腰梯形的光滑凸起，与上底座(1)和下底座(8)的凹槽配合，可以沿圆弧滑动；支柱(6)有4个，对称分布在底座四角，起到定位和支撑作用；还包括剪切滑块(9)，有两个，分别固定在上滑动卡座和下滑动卡座上；还包括定位螺栓(4)、紧固螺栓(11)、卡座定位板(3)、试样顶板(5)和滑块定位板(10)，起到辅助定位和固定夹具各个零部件的作用。

本发明的使用步骤如下：

1.自下而上的安装好下底座，下滑动卡座，支柱，上底座和上滑动卡座。

2.轻抬上滑动卡座将标准圆柱试样放入上滑动卡座和下滑动卡座之间，并根据实验要求，通过卡座定位板固定滑动卡座于目标角度。

3.通过定位螺栓调整试样顶板位置，并通过滑块定位板调整剪切滑块位置，使试样位于整个夹具的中心位置，最后旋紧紧固螺栓固定。

4.通过压力试验机对夹具施加压力，实现对软岩相似材料标准圆柱试样的剪切试验。

以上所述仅为本发明的较佳施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。