行直剪试验中，施加法向力，两个板体很容易接触上，这样，施加的压力就不能作用在岩体试件上。但如果该缝隙21过宽，在直剪试验中，剪切面就不容易确保为水平面，而形成斜面剪切了。因此，可以知道，该缝隙21既不能太宽，也不能太窄。优选地，该成缝中间板21a的宽度为，使得两个板体之间的缝隙21的宽度为5-10_。
[0050]如图3所示，该节理成型组件包括上定位板6、下定位板7和节理成型件8，上、下定位件上设有定位结构，为条缝，上定位板6上的条缝是上下贯通的。该条缝使得节理成型件8固定在上下定位板上，且可由上定位板6上抽出；所述节理成型组件与所述制样组件之间设置可拆的固定结构，具体的结构是:在上下定位板上设置螺栓孔，在两个底板I和两个挡板2的端面上也设置螺栓孔，通过固定短螺栓5将上下定位板固定在筒体上。另外，在如图1、2、3所示的实施例中，下定位件包括三块板，其中，边上的两块板分别与四边形截面筒体中的底板I和其两端固连的作为挡板2中的一个板体固连形成托底板3(见图1)，中间的板作为下定位板7，其上设置固定所述节理成型件的条缝，该中间的板与挡板的缝隙21两侧的两个板体固连。托底板3和下定位板7均通过固定短螺栓5与底板I和挡板2固连，封闭筒体的下底面，所述节理成型件8平行于所述筒体轴线地置于所述筒体中且与两个所述侧壁的所述缝隙21相对应，上定位板6也是通过固定短螺栓5固定在所述筒体的上端面上，构成节理岩体成型模具(见图4)。
[0051]经研宄得知，固定剪切路径条件下，剪切带宽度超过剪切长度L的1/4，剪切带宽度对节理岩体抗剪强度特性影响很小，否则，影响就很大。因此，该节理成型件8的宽度A不小于试件剪切长度L的1/4 (见图4)，或者，取上定位板6宽高比A1/L1 > 1/3 (见图3)。
[0052]所述节理成型件可以是铁片、砂纸或粗布中的一种或几种。
[0053]所述节理成型组件中，节理成型件8是矩形片材，也可以是其横截面形状为折线型或锯齿型的片材，所述上下定位件上的定位结构为与节理成型件横截面匹配的条缝a(见图6)0
[0054]条缝a在上下定位件上设置若干个，以在模拟节理岩体中形成多个节理。
[0055]对应于所述矩形片材的节理成型件，在若干条缝中，条缝的走向可以是相同的、不同的和交叉的形态的至少一种。
[0056]如图8所示，该直剪装置转化组件包括两对侧板9，两对侧板9分别与所述筒体的两侧端面之间设置通过短螺栓连接，使得与所述筒体固定后形成剪切盒，每对侧板9的接缝9a与所述筒体上两挡板中两个板体之间的缝隙21对应，形成一缝隙环，如图9所示。
[0057]本实用新型提供的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置是在上述的挡板2中包括两个板体，两个板体之间的缝隙21平行于所述筒体的轴线且相互对齐设置，且该缝隙21通过密封件密封的制样装置的基础上，再加上一直剪装置转化组件。
[0058]使用制样剪切装置进行制样和剪切试验的方法是:包括如下步骤:
[0059]步骤1:将所述制样组件和所述节理成型组件固为一体，构成节理岩体成型模具(如图4所示)；
[0060]步骤2:在该节理岩体成型模具中倒入试样材料b，振捣，静置，使之成型(如图5所示);
[0061]步骤3:取出节理成型件8，在岩体b中形成节理结构(如图6所示)；
[0062]步骤4:模型制作完成后，将模具和浇注岩体b —体件立起来，这时所述挡板为竖直设置，拆除与筒体固结的节理成型组件中的上下定位板，并拆除使得挡板中的两个板体固为一体的贯穿长螺杆4及两个板体之间的成缝中间板21a (如图7所示)；
[0063]步骤5:在筒体的两个端面上通过固定短螺栓5分别固定上所述直剪装置转化组件中的两个侧板9，构成剪切盒(如图9所示)，两个侧板9之间的缝隙与挡板2中两个板体之间的缝隙相等对齐，形成一个缝隙环，该该缝隙环的上部为上剪切盒，下部为下剪切盒；
[0064]步骤6:实施直剪试验，在上剪切盒的上顶面上施加法向压力F，固定下剪切盒，左侧施加推力f推上剪切盒。
[0065]本实用新型通过制样组件和节理成型组件组合，通过上、下两块定位件预制节理定位装置，保证结构面几何精度和节理几何尺寸的精度，并可实现复杂结构面模型的制作。因此，适用于复杂节理岩体试样的制备；采用剪切装置转化组件将节理岩体制样装置转化为剪切装置。
[0066]该实用新型技术方案主要体现在节理成型组件和剪切装置转换组件及与这两种组件相配套的制样组件。通过节理成型组件实现复杂节理岩体结构的模拟，采用剪切装置转换组件实现制模装置与剪切装置的转化，将模具直接转化为剪切盒，减小试样脱模、装样环节，减少由于试样处理对岩体结构特别是对结构面的影响，进行室内试验，实现了复杂节理岩体结构的模拟，简化试验步骤，提高试验效率和整体可靠性，为节理岩体破坏机理和工程力学特性参数确定提供科学依据。
[0067]本实用新型可以较快地转化为实际产品，在岩土工程室内直剪试验中进行推广利用，具有重要的经济效益与社会效益。
【主权项】
1.一种适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:包括一制样组件、一节理成型组件和一直剪装置转化组件， 该制样组件包括一筒体，该筒体相对的两个侧壁为挡板，每个挡板是包括两个板体，其间通过设置可拆的固定结构固为一体，两个板体之间的缝隙平行于所述筒体的轴线且相互对齐设置，且该缝隙通过密封件密封； 该节理成型组件包括上下两个定位件和节理成型件，每个所述定位件上设有定位结构，使得所述节理成型件固定在两个定位件上且可由上定位件上抽出；所述节理成型组件与所述制样组件之间设置可拆的固定结构，使得当节理成型组件与所述制样组件相结合固定为一体时，所述下定位件可拆地固定在所述筒体的下端，封边筒体的下底面，所述节理成型件平行于所述筒体轴线地置于所述筒体中且与两个所述侧壁的所述缝隙相对应，所述上定位件可拆地固定在所述筒体的上端面上，构成节理岩体成型模具； 该直剪装置转化组件包括两对侧板，两对侧板分别与所述筒体的两侧端面之间设置可拆的固定结构，使得当通过该可拆固定结构将所述侧板与所述筒体固定后形成剪切盒，每对侧板的接缝与所述筒体上两个板体之间的缝隙对应。
2.根据权利要求1所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述筒体为四边形截面，其有四块侧板固定连接，其中相对设置的一对侧板为，每块侧板为一整块板构成，相对设置的另一对侧板为所述挡板。
3.根据权利要求1至2之一所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述挡板中的两个板体之间的所述缝隙的密封件是固定在两个板体之间的橡胶垫，或者，是夹设在两个板体之间的一成缝中间板，该成缝中间板与相邻的两个板体通过设置的可拆的固定结构固为一体；和/或， 所述挡板中两个板体之间的所述缝隙的宽度为5-10mm。
4.根据权利要求1至2之一所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:该节理成型件的宽度不小于试件剪切长度的1/4 ;或者，所述上定位板的宽高比Al/LI > l/3o
5.根据权利要求3所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:该节理成型件的宽度不小于试件剪切长度的1/4 ;或者，所述上定位板的宽高比A1/L1 > 1/3。
6.根据权利要求1至2之一所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述可拆的固定结构为螺栓连接结构；和/或，将所述挡板的两个板体和其间的成缝中间板固为一体的可拆的固定结构为贯穿该两个板体和夹设在两个板体之间的成缝中间板的至少两根螺杆固定装置。
7.根据权利要求1至2之一所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述节理成型组件中的下定位件由至少两块板体组成，其中一块板体上设置所述定位结构，各个板体与所述筒体的端面之间设置可拆的固定结构，而各个板体之间没有固定结构。
8.根据权利要求7所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述下定位件包括三块板，其中，边上的两块板分别与四边形截面筒体中的一整块板和其两端固连的作为挡板中的一个板体固连，中间的板上设置固定所述节理成型件的条缝，该中间的板与挡板的缝隙两侧的两个板体固连。
9.根据权利要求1至2之一所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述节理成型组件中，所述节理成型件为矩形片材、其横截面形状为折线型或锯齿型的片材中的一种或几种；和/或，所述节理成型件是铁片、砂纸或粗布中的一种或几种；和/或，所述上下定位件上的定位结构为与节理成型件横截面匹配的条缝。
10.根据权利要求4所述的适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置，其特征在于:所述节理成型组件中，所述节理成型件为矩形片材、其横截面形状为折线型或锯齿型的片材中的一种或几种；和/或，所述节理成型件是铁片、砂纸或粗布中的一种或几种；和/或，所述上下定位件上的定位结构为与节理成型件横截面匹配的条缝。
【专利摘要】本实用新型提供一种适用于节理岩体直剪试验的制样剪切装置制样装置，其包括一制样组件和一节理成型组件构成制样装置，在其上在加上一直剪装置转化组件，制样装置其中的节理成型组件，其中的节理成型件通过上下定位件固定，加上转化组件。本还提供，将用上述制样装置模具成型的模型拆除节理成型组件后，固定上转化组件形成剪切盒，就可以对该剪切盒进行直剪试验。本实用新型很好地解决了制模过程中节理形状发生变化和不易在模型中形成多节理的问题，而该装置可以使得模型不需要脱出制样组件就可以进行直剪试验，解决的现有技术中脱模、装样对岩体结构造成损伤，影响试验结果的问题。
【IPC分类】G01N3-02, G01N1-28, G01N3-24
【公开号】CN204461845
【申请号】CN201520022335
【发明人】汪小刚, 凌永玉, 林兴超, 赵宇飞, 王玉杰, 贾志欣, 顾艳玲, 吴浩
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月13日