巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，包括圓形承載板，圓形承載板的中心設(shè)有滑塊止動棒，圓形承載板沿圓周方向呈放射狀均勻分布有六個第一矩形凹槽，相鄰兩個第一矩形凹槽的中間設(shè)有第三矩形凹槽，第一矩形凹槽與鄰近的第三矩形凹槽之間設(shè)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別對應(yīng)地嵌入第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌，上述導(dǎo)軌上均設(shè)置有兩個弧形凹槽，弧形凹槽里設(shè)有鋼珠，上述導(dǎo)軌上沿圓形承載板的徑向依次設(shè)有多圈滑塊，滑塊通過鋼珠可在導(dǎo)軌上沿徑向自由滑動。本發(fā)明將軸向荷載通過多圈自動滑塊施加在試樣上，同時滑塊與圓形承載板之間通過鋼珠減小摩阻力，能很好的解決試樣端部約束問題。
【專利說明】巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦 荷載傳力板。

【背景技術(shù)】
[0002] 在土工三軸試驗(yàn)中，土體材料（試樣）與加載結(jié)構(gòu)（鋼結(jié)構(gòu)）之間由于變形的不 協(xié)調(diào)兩者之間往往將產(chǎn)生摩擦力（簡稱界面摩阻力），界面摩阻力的存在直接影響到試樣 的真實(shí)受力，影響到試樣的變形大小和形態(tài)，甚至?xí)乖囼?yàn)成果出現(xiàn)不確定性?，F(xiàn)有研究表 明，常規(guī)三軸試驗(yàn)中，在某一應(yīng)變狀態(tài)下，試樣中不同區(qū)域中的顆粒的位移存在較大差異， 即在上、下端部近似三角形區(qū)域中的顆粒的相對位移極小，此區(qū)域外的試樣中部區(qū)域中的 顆粒的相對位移較大，使得試樣剪切完成后呈現(xiàn)鼓狀形態(tài)。這些都是端部界面摩阻力導(dǎo)致 的外部表現(xiàn)。因此，探索并發(fā)明一種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，有效消除試 樣的端部摩阻力，并將荷載施加在試樣上，使試樣在接觸面切線方向上可以自由變形，盡可 能提1?試驗(yàn)精度，具有重要實(shí)際意義。
[0003] 現(xiàn)有降低界面摩阻力的技術(shù)通常有以下幾種：采用高拋光板、摩擦系數(shù)較小的墊 片或在加載板與試樣接觸面間涂黃油、凡士林等潤滑劑，以上方法雖有一定的效果，但仍不 能滿足試驗(yàn)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，以解決三 軸試驗(yàn)中存在的界面摩阻力過大導(dǎo)致的端部約束問題。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，包括圓形承載板，圓形承載板的 中心設(shè)有滑塊止動棒，圓形承載板沿圓周方向呈放射狀均勻分布有六個第一矩形凹槽，相 鄰兩個第一矩形凹槽的中間設(shè)有第三矩形凹槽，第一矩形凹槽與鄰近的第三矩形凹槽之間 設(shè)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別對應(yīng)地嵌入有第 一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌上均設(shè)置有弧形凹槽，弧形凹 槽里設(shè)有鋼珠，第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌上沿圓形承載板的徑向依次設(shè)有多圈滑塊， 多圈滑塊與滑塊止動棒拼成一個直徑比圓形承載板略大的圓盤，滑塊通過鋼珠可在第一導(dǎo) 軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌上沿徑向自由滑動。
[0007] 如上所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，沿圓形承載板的徑向依次 設(shè)有七圈滑塊，由內(nèi)至外分別由第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊、第四滑塊、第五滑塊、第六 滑塊、第七滑塊組成，第一滑塊與滑塊止動棒相鄰，第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊、第四滑 塊、第五滑塊、第六滑塊、第七滑塊沿圓形承載板的徑向依次布置在第一導(dǎo)軌上，并通過鋼 珠在第一導(dǎo)軌上沿徑向自由滑動；第四滑塊、第五滑塊、第六滑塊、第七滑塊沿徑向依次布 置在第二導(dǎo)軌上面，并通過鋼珠在第二導(dǎo)軌上沿徑向自由滑動；第二滑塊、第三滑塊、第四 滑塊、第五滑塊、第六滑塊、第七滑塊沿徑向依次布置在第三導(dǎo)軌上面，并通過鋼珠在第三 導(dǎo)軌上沿徑向自由滑動。
[0008] 如上所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，第一滑塊沿環(huán)向均勻分布 有6個，第二滑塊、第三滑塊沿環(huán)向均勻分布各有12個，第四滑塊、第五滑塊、第六滑塊、第 七滑塊沿環(huán)向均勻分布各有24個，所有126個滑塊與滑塊止動棒拼成一個圓盤，用于與試 樣直接接觸。
[0009] 如上所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，導(dǎo)軌包括一截面為凸字形 的導(dǎo)軌本體，導(dǎo)軌本體頂部間隔設(shè)有兩個向下凹陷的弧形凹槽，每一弧形凹槽內(nèi)布滿鋼珠， 導(dǎo)軌本體兩側(cè)一邊為臺階面，另一側(cè)臺階面堅(jiān)直側(cè)壁上設(shè)有滑槽；滑塊包括一扇形本體，扇 形本體下部設(shè)有堅(jiān)直的第一滑條和第二滑條，第二滑條設(shè)有對應(yīng)滑塊上滑槽的凸條，第一 滑條與臺階面接觸，第二滑條的凸條插入到導(dǎo)軌的滑槽內(nèi)。
[0010] 如上所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，第一矩形凹槽、第二矩形 凹槽以及第三矩形凹槽均開設(shè)有螺栓孔，第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第三導(dǎo)軌上對應(yīng)設(shè)有固定 孔，螺栓依次穿過導(dǎo)軌上的固定孔、凹槽上的螺栓孔將導(dǎo)軌鎖固于圓形承載板。
[0011] 如上所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，底部圓形承載板的直徑為 300mm，直接承受施加的軸向荷載，滑塊止動棒與滑塊拼成的圓盤直徑為320mm，用于與試樣 直接接觸。
[0012] 本發(fā)明是在三軸試驗(yàn)中將軸向荷載通過多圈自動滑塊施加在試樣上，同時滑塊與 圓形承載板之間通過鋼珠使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而有效減小試樣與加載板之間的界 面摩阻力，使試樣在接觸面切線方向上可以自由變形，能很好的解決試樣端部約束問題，盡 可能提1?試驗(yàn)精度，提1?二軸試驗(yàn)的技術(shù)水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的導(dǎo)軌布置圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的滑塊布置圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明導(dǎo)軌（6、7、8)的剖視圖；
[0017] 圖5是本發(fā)明滑塊（12-18)的剖視圖；
[0018] 圖6是本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的立體結(jié)構(gòu)示意圖； [0019] 圖7是本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的剖視圖。
[0020] 圖中：1一圓形承載板，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-第一導(dǎo)軌，7-第二導(dǎo)軌，8-第二導(dǎo)軌，9一弧形凹槽，10-鋼珠，11 一滑塊止 動棒，12-第一滑塊，13-第二滑塊，14 一第三滑塊，15-第四滑塊，16-第五滑塊，17-第 六滑塊，18-第七滑塊，19一臺階面，20-滑槽，21-扇形本體，22-第一滑條，23-第二滑 條，24 -凸條。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0022] 圖1所示為本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板的結(jié)構(gòu)分解示意圖， 所述巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板包括圓形承載板1，圓形承載板1的中心設(shè) 有滑塊止動棒11，圓形承載板1沿圓周方向呈放射狀均勻分布有六個第一矩形凹槽2,第一 矩形凹槽2的一端與滑塊止動棒11接觸，另一端延伸至圓形承載板1邊緣。相鄰兩個第一 矩形凹槽2的中間設(shè)有第三矩形凹槽4,第三矩形凹槽4的一端與鄰近的第一矩形凹槽2抵 靠，另一端延伸至圓形承載板1邊緣。第一矩形凹槽2與鄰近的第三矩形凹槽4之間設(shè)有 第二矩形凹槽3,第二矩形凹槽3的一端與鄰近的第三矩形凹槽4抵靠，另一端延伸至圓形 承載板1邊緣。
[0023] 請一并參考圖2,第一矩形凹槽2、第二矩形凹槽3以及第三矩形凹槽4分別對應(yīng) 地嵌入有第一導(dǎo)軌6、第二導(dǎo)軌7、第三導(dǎo)軌8,嵌入深度為6mm，同時第一導(dǎo)軌6、第三導(dǎo)軌8 沿環(huán)向均勻分布各有6個，第二導(dǎo)軌7沿環(huán)向均勻分布有12個，并通過螺栓與圓形承載板1 固定連接。具體的，第一矩形凹槽2、第二矩形凹槽3以及第三矩形凹槽4均開設(shè)有螺栓孔 5,第一導(dǎo)軌6、第二導(dǎo)軌7、第三導(dǎo)軌8上對應(yīng)設(shè)有固定孔，螺栓依次穿過導(dǎo)軌上的固定孔、 凹槽上的螺栓孔6即可將導(dǎo)軌鎖固于圓形承載板1。
[0024] 請一并參考圖3,第一導(dǎo)軌6、第二導(dǎo)軌7、第三導(dǎo)軌8上沿圓形承載板1的徑向依 次設(shè)有多圈滑塊，由內(nèi)至外分別為第一滑塊12、第二滑塊13、第三滑塊14、第四滑塊15、第 五滑塊16、第六滑塊17、第七滑塊18。在其中一實(shí)施中，第一滑塊12與滑塊止動棒11相 鄰，第一滑塊12、第二滑塊13、第三滑塊14、第四滑塊15、第五滑塊16、第六滑塊17、第七滑 塊18沿圓形承載板1的徑向依次布置在第一導(dǎo)軌6上，并通過鋼珠10在第一導(dǎo)軌6上沿徑 向自由滑動；第四滑塊15、第五滑塊16、第六滑塊17、第七滑塊18沿徑向依次布置在第二 導(dǎo)軌7上面，并通過鋼珠10在第二導(dǎo)軌7上沿徑向自由滑動；第二滑塊13、第三滑塊14、第 四滑塊15、第五滑塊16、第六滑塊17、第七滑塊18沿徑向依次布置在第三導(dǎo)軌8上面，并通 過鋼珠10在第三導(dǎo)軌8上沿徑向自由滑動。同時第一滑塊沿環(huán)向均勻分布有6個，第二滑 塊13、第三滑塊14沿環(huán)向均勻分布各有12個，第四滑塊15、第五滑塊16、第六滑塊17、第 七滑塊18沿環(huán)向均勻分布各有24個，所有126個滑塊均可通過鋼珠10沿導(dǎo)軌自由滑動。
[0025] 請一并參考圖4,在其中一實(shí)施例中，導(dǎo)軌（6、7、8)包括一截面為凸字形的導(dǎo)軌本 體，導(dǎo)軌本體頂部間隔設(shè)有兩個向下凹陷的弧形凹槽9,弧形凹槽9里面布滿鋼珠10。導(dǎo)軌 本體兩側(cè)一邊為臺階面19,另一側(cè)臺階面堅(jiān)直側(cè)壁上設(shè)有滑槽20。
[0026] 請一并參考圖5,滑塊（12-18)包括為一帶兩翼的扇形滑塊，兩翼內(nèi)側(cè)緊貼導(dǎo)軌外 偵k具體的，滑塊（12-18)包括一扇形本體21，扇形本體21下部設(shè)有堅(jiān)直的第一滑條22和 第二滑條23,第二滑條23設(shè)有對應(yīng)滑塊上滑槽20的凸條24,在安裝時，弧形凹槽9中裝滿 鋼珠10,滑塊與扇形本體21卡扣配合，扇形本體21將弧形凹槽9蓋住，第一滑條22與臺階 面19接觸，第二滑條23的凸條24插入到導(dǎo)軌的滑槽20內(nèi)，且可沿著滑槽20滑動，這樣滑 塊通過弧形凹槽9中的鋼珠10以及第一滑條22和第二滑條23在臺階面19和滑槽20的 配合即可實(shí)現(xiàn)沿著導(dǎo)軌徑向滑動。
[0027] 如圖6所示，本實(shí)施例巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板共有126個滑塊， 上述126個滑塊與1個滑塊止動棒11拼成一直徑為320_的圓盤并與試樣直接接觸，并可 通過鋼珠10在導(dǎo)軌上自由滑動，使軸向加載過程中試樣端部沿徑向可以自由變形，達(dá)到微 摩擦效果，解決三軸試樣端部摩阻力問題。
[0028] 如圖7所示，一種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板為變截面圓盤，從下 往上依次為圓形承載板1，導(dǎo)軌（6、7、8)，鋼珠10,滑塊（12-18)，底部直徑為300mm，與加載 板接觸，上部直徑為320mm，與試樣直接接觸。本發(fā)明巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳 力板，可以有效地將荷載施加在試樣上，在試樣與荷載傳力板界面接觸面切線方向上沒有 摩擦力或者摩阻力極小（微摩擦），試樣在接觸面切線方向上可以自由變形，盡可能提高試 驗(yàn)精度。
[0029] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，其特征在于：包括圓形承載板（1)， 圓形承載板（1)的中心設(shè)有滑塊止動棒（11)，圓形承載板（1)沿圓周方向呈放射狀均勻 分布有六個第一矩形凹槽（2)，相鄰兩個第一矩形凹槽（2)的中間設(shè)有第三矩形凹槽（4)， 第一矩形凹槽（2)與鄰近的第三矩形凹槽（4)之間設(shè)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)分別對應(yīng)地嵌入第一導(dǎo)軌￠)、第二導(dǎo)軌 (7)、第三導(dǎo)軌（8)，第一導(dǎo)軌￠)、第二導(dǎo)軌（7)、第三導(dǎo)軌（8)上均設(shè)置有弧形凹槽（9)， 弧形凹槽（9)里設(shè)有鋼珠（10)，第一導(dǎo)軌￠)、第二導(dǎo)軌（7)、第三導(dǎo)軌（8)上沿圓形承載 板（1)的徑向依次設(shè)有多圈滑塊，多圈滑塊與滑塊止動棒（11)拼成一個直徑比圓形承載板 (1)略大的圓盤，滑塊通過鋼珠（10)可在第一導(dǎo)軌（6)、第二導(dǎo)軌（7)、第三導(dǎo)軌（8)上沿徑 向自由滑動。
2. 如權(quán)利要求1所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，其特征在于：沿圓 形承載板（1)的徑向依次設(shè)有七圈滑塊，由內(nèi)至外分別由第一滑塊（12)、第二滑塊（13)、第 三滑塊（14)、第四滑塊（15)、第五滑塊（16)、第六滑塊（17)、第七滑塊（18)組成，第一滑 塊（12)與滑塊止動棒（11)相鄰，第一滑塊（12)、第二滑塊（13)、第三滑塊（14)、第四滑塊 (15)、第五滑塊（16)、第六滑塊（17)、第七滑塊（18)沿圓形承載板（1)的徑向依次布置在 第一導(dǎo)軌（6)上，并通過鋼珠（10)在第一導(dǎo)軌（6)上沿徑向自由滑動；第四滑塊（15)、第五 滑塊（16)、第六滑塊（17)、第七滑塊（18)沿徑向依次布置在第二導(dǎo)軌（7)上面，并通過鋼 珠（10)在第二導(dǎo)軌（7)上沿徑向自由滑動；第二滑塊（13)、第三滑塊（14)、第四滑塊（15)、 第五滑塊（16)、第六滑塊（17)、第七滑塊（18)沿徑向依次布置在第三導(dǎo)軌（8)上面，并通 過鋼珠（10)在第三導(dǎo)軌⑶上沿徑向自由滑動。
3. 如權(quán)利要求2所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，其特征在于：第一 滑塊（12)沿環(huán)向均勻分布有6個，第二滑塊（13)、第三滑塊（14)沿環(huán)向均勻分布各有12 個，第四滑塊（15)、第五滑塊（16)、第六滑塊（17)、第七滑塊（18)沿環(huán)向均勻分布各有24 個，所有126個滑塊與滑塊止動棒（11)拼成一個圓盤，用于與試樣直接接觸。
4. 如權(quán)利要求1所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，其特征在于：導(dǎo)軌 (6、7、8)包括一截面為凸字形的導(dǎo)軌本體，導(dǎo)軌本體頂部間隔設(shè)有兩個向下凹陷的弧形凹 槽（9)，每一弧形凹槽（9)內(nèi)布滿鋼珠，導(dǎo)軌本體兩側(cè)一邊為臺階面（19)，另一側(cè)臺階面堅(jiān) 直側(cè)壁上設(shè)有滑槽（20);滑塊（12-18)包括一扇形本體（21)，扇形本體（21)下部設(shè)有堅(jiān)直 的第一滑條（22)和第二滑條（23)，第二滑條（23)設(shè)有對應(yīng)滑塊上滑槽（20)的凸條（24)， 第一滑條（22)與臺階面（19)接觸，第二滑條（23)的凸條（24)插入到導(dǎo)軌的滑槽（20)內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，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)均開設(shè)有螺栓孔￠)，第一導(dǎo)軌 (6)、第二導(dǎo)軌（7)、第三導(dǎo)軌（8)上對應(yīng)設(shè)有固定孔，螺栓依次穿過導(dǎo)軌上的固定孔、凹槽 上的螺栓孔（6)將導(dǎo)軌鎖固于圓形承載板（1)。
6. 如權(quán)利要求2或3所述的巖土工程三軸壓縮試驗(yàn)微摩擦荷載傳力板，其特征在于： 所述圓形承載板（1)徑向橫截面直徑為300_，直接承受施加的軸向荷載，滑塊止動棒（11) 與滑塊拼成的圓盤直徑為320mm，用于與試樣直接接觸。
【文檔編號】G01N3/02GK104089813SQ201410333749
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】程展林, 王艷麗, 潘家軍, 左永振, 饒錫保, 張偉, 劉傳慶, 丁紅順, 徐晗, 江洎洧, 黃斌, 余盛關(guān), 丁遵陽 申請人:長江水利委員會長江科學(xué)院