本發(fā)明涉及巖土工程的技術領域，尤其涉及一種安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定裝置和方法。

背景技術：

巖體結構面是指地質歷史發(fā)展過程中，在巖體內部形成的具有一定延伸方向和長度，厚度相對較小的地質界面或帶，包括層面、節(jié)理面、不整合面等。由于結構面的存在，極大地破壞了巖體的連續(xù)性和完整性，削弱了工程巖體的力學性質及其穩(wěn)定性。因而，對巖體結構面的有關性質的研究意義非凡。

目前，對巖體的研究通常需要將巖體加工為較為規(guī)則的圓柱體或立方體，才能進行剪切，耗時耗力，而且效率大大降低，另外，無法準確簡便的對巖體結構面的各向異性進行研究。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種適用于多種尺寸不規(guī)則形狀巖體結構面各向異性研究的安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定裝置和方法。

本發(fā)明的實施例提供一種安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定裝置，包括調向單元、平板、基座、底撐板和夾持單元，所述調向單元上固接所述平板，所述平板上安裝所述基座，所述底撐板設在所述基座的中間，所述底撐板到基座的距離可調節(jié)，所述底撐板到基座的距離根據(jù)結構面試樣的高度確定，所述基座上沿圓周方向安裝有所述夾持單元，所述夾持單元包括手輪、給力杠桿、曲面杠桿、扇形調位器、夾持側板和立柱，所述手輪通過螺紋配合安裝在基座上，所述手輪的上端固定在給力杠桿的下端，所述給力杠桿的上端鉸接曲面杠桿的下端，所述曲面杠桿的上端固接扇形調位器的后端，所述扇形調位器的前端安裝夾持側板，所述曲面杠桿的上部鉸接立柱，所述立柱的底端固定在基座上，所述結構面試樣放置在底撐板上，將手輪擰緊，所述手輪向上運動推動給力杠桿向上運動，所述給力杠桿推動曲面杠桿的傾角變大，進而推動扇形調位器的傾角變小，夾持側板向中間收攏，再調整夾持側板在扇形調位器上的安裝位置，使夾持側板緊密貼在夾持結構面試樣的側面。

進一步，所述扇形調位器的前端沿邊緣方向開有數(shù)個銷孔，所述銷孔與相鄰銷孔間的夾角為5°，所述夾持側板的相應位置開有與銷孔相適配的通孔，在所述銷孔和通孔中插入銷釘將夾持側板和扇形調位器固定，根據(jù)所述銷釘插入銷孔的位置能調整夾持側板與結構面試樣間的貼合。

進一步，所述夾持側板的中間開有頂進螺孔，在所述頂進螺孔中插入螺釘進一步頂緊結構面試樣，所述夾持側板的內側邊緣和底撐板的上側邊緣均設有楔形塊，所述楔形塊增大夾持側板和底撐板與結構面試樣貼合摩擦力。

進一步，所述基座的中間固定一立桿，所述底撐板通過螺紋配合安裝在立桿的上端。

進一步，所述基座包括上基板和下基板，所述上基板和下基板之間通過立板固定在一起，所述夾持單元沿上基板的圓周方向等間距分布，所述上基板上開有貫穿螺孔，所述手輪上設有與貫穿螺孔相適配的螺紋，通過貫穿螺孔和螺紋的配合將手輪安裝在上基板。

進一步，所述下基板的下側設有數(shù)個條形凸起，所述數(shù)個條形凸起沿下基板的中心呈中心對稱分布，所述條形凸起的數(shù)量與結構面試樣的剪切面的數(shù)量相適配，所述平板上開有數(shù)個條形槽，所述條形槽和條形凸起一一對應，所述平板和下基板通過條形槽和條形凸起的卡合固定在一起。

進一步，所述平板和下基板的相對位置均設有刻度線，所述刻度線的指示位置與條形槽或條形凸起的位置一一對應。

進一步，所述條形凸起與相鄰條形凸起間的夾角為15°。

進一步，所述調向單元的形狀與剪切儀的內剪切盒形狀相適配，所述調向單元的形狀為楔形體，所述結構面試樣為多尺寸的結構面試樣，所述結構面試樣的形狀是規(guī)則形狀或非規(guī)則形狀，所述結構面試樣的形狀為圓形或矩形。

一種用于剪切儀安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在野外采集結構面試樣，并用繩索將結構面試樣的兩側捆緊，使結構面試樣保持原始咬合狀態(tài)；

(2)將結構面試樣加工，使機構面試樣的截面尺寸為7-10cm，單側壁巖厚度為4-5cm，并在結構面試樣上標明初始剪切方向；

(3)將手輪擰松，給力杠桿處于最大開放狀態(tài)，調整夾持側板在扇形調位器上的安裝，使夾持側板處于最大開放狀態(tài)，并調整底撐板的位置，使底撐板距基座的距離最??；

(4)將步驟(2)處理的結構面試樣放在底撐板的中間，根據(jù)結構面試樣的高度調整底撐板的位置，使結構面試樣超出夾持側板的上邊緣3-5mm，并旋轉結構面試樣，使結構面試樣上標明初始剪切方向與刻度線的零刻線位置對齊；

(5)將手輪擰緊，給力杠桿向上運動，給力杠桿推動曲面杠桿的傾角變大，進而推動扇形調位器的傾角變小，使夾持側板閉合，再調整夾持側板在扇形調位器上的安裝位置，使夾持側板緊密貼在結構面試樣的側面；

(6)再次微調底撐板的位置，使結構面試樣超出夾持側板的上邊緣3-5mm，并微轉結構面試樣，使結構面試樣上標明初始剪切方向與刻度線的零刻線位置對齊；

(7)在頂進螺孔中插入螺釘，所述螺釘進一步頂緊結構面試樣，使結構面試樣完全處于夾緊狀態(tài)，并放入外剪切盒，即可完成結構面一個方向的剪切；

(8)結構面試樣一個方向的剪切完成后，旋轉基座至零刻線的下一刻度線，再對結構面試樣下一個方向的進行剪切，以此類推，進而實現(xiàn)對結構面試樣所有方向的剪切。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明結構簡單，體積小，便于攜帶、易于拆卸、方便操作，可以直接安裝在已有剪切儀之上，在快速環(huán)保安裝結構面試樣方面能夠達到良好的效果；

2.本發(fā)明對結構面試樣的尺寸及外形要求較低，可安裝多形狀或者不太規(guī)整的結構面試樣，適用范圍更為廣泛；

3.本發(fā)明為基本對稱結構，結構穩(wěn)定，可以通過夾持側板與底撐板的配合達到快速固定結構面試樣的目的；

4.本發(fā)明無需剪切儀的主要結構，不會破壞原儀器的主要功能及其便利性，并且可與原儀器完美結合，達到了環(huán)保的效果并縮減了試驗周期，以利于科學研究和生產(chǎn)設計。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定裝置的一示意圖。

圖2是圖1中夾持單元一示意圖。

圖3是圖1中基座的一示意圖。

圖4是圖1中調向單元和平板的一示意圖。

圖5是現(xiàn)有剪切儀的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1，本發(fā)明的實施例提供了一種安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定裝置，包括調向單元1、平板2、基座3、底撐板4和夾持單元5，所述調向單元1上固接所述平板2，所述平板2上安裝所述基座3，所述底撐板4設在所述基座3的中間，所述底撐板4到基座3的距離根據(jù)結構面試樣的高度確定，所述基座3上沿圓周方向安裝有所述夾持單元5。

結構面試樣為多尺寸的結構面試樣，所述結構面試樣的形狀是規(guī)則形狀或非規(guī)則形狀，所述結構面試樣的形狀可以為圓形或矩形，或其他任意適合的形狀。

請參考圖2，夾持單元5包括手輪51、給力杠桿52、曲面杠桿53、扇形調位器54、夾持側板55和立柱56，所述手輪51通過螺紋配合安裝在基座3上，所述手輪51的上端固定在給力杠桿52的下端，所述給力杠桿52的上端鉸接曲面杠桿53的下端，所述曲面杠桿53的上端固接扇形調位器54的后端，所述扇形調位器54的前端安裝夾持側板55，所述曲面杠桿53的上部鉸接立柱56，所述立柱56的底端固定在基座3上。

扇形調位器54的前端沿邊緣方向開有數(shù)個銷孔541，在一實施例中，所述銷孔541與相鄰銷孔541間的夾角優(yōu)選為5°，所述夾持側板55的相應位置開有與銷孔541相適配的通孔(圖中未示出)，在所述銷孔541和通孔(圖中未示出)中插入銷釘(圖中未示出)將夾持側板55和扇形調位器54固定，根據(jù)所述銷釘插入銷孔541的位置能調整夾持側板55與結構面試樣間的貼合。

夾持側板55的中間開有頂進螺孔551，在所述頂進螺孔551中插入螺釘(圖中未示出)進一步頂緊結構面試樣，所述夾持側板55的內側邊緣和底撐板4的上側邊緣均設有楔形塊552，所述楔形塊552增大夾持側板55和底撐板4與結構面試樣貼合摩擦力。

請參考圖3，基座3包括上基板31和下基板33，所述上基板31和下基板33之間通過立板32固定在一起，所述夾持單元5沿上基板31的圓周方向等間距分布，所述上基板31上開有貫穿螺孔311，所述手輪51上設有與貫穿螺孔311相適配的螺紋(圖中未示出)，通過貫穿螺孔311和螺紋的配合將手輪51安裝在上基板31。

下基板33的下側設有數(shù)個條形凸起331，所述數(shù)個條形凸起331沿下基板33的中心呈中心對稱分布，在一實施例中，條形凸起331與相鄰條形凸起331間的夾角優(yōu)選為15°，所述條形凸起331的數(shù)量與結構面試樣的剪切面的數(shù)量相適配。

請參考圖4，平板2上開有數(shù)個條形槽21，所述條形槽21和條形凸起331一一對應，所述平板2和下基板33通過條形槽21和條形凸起331的卡合固定在一起，平板2和下基板21的相對位置均設有刻度線332，所述刻度線332的指示位置與條形槽21或條形凸起331的位置一一對應。

請參考圖5，調向單元1的形狀與剪切儀6的內剪切盒61形狀相適配，所述調向單元1的形狀為楔形體。

結構面試樣放置在底撐板4上，在一實施例中，基座3的中間固定一立桿7，底撐板4通過螺紋配合安裝在立桿7的上端，通過調整螺紋配合的旋進深度，底撐板4到基座3的距離可調節(jié)，進而調節(jié)結構面試樣到基座的距離，將手輪51擰緊，所述手輪51向上運動推動給力杠桿52向上運動，所述給力杠桿52推動曲面杠桿53的傾角變大，進而推動扇形調位器54的傾角變小，夾持側板55向中間收攏，再調整夾持側板55在扇形調位器54上的安裝位置，使夾持側板55緊密貼在夾持結構面試樣的側面。

一種用于剪切儀安裝多形狀不規(guī)則結構面試樣的固定方法，包括以下步驟：

(1)在野外采集結構面試樣，并用繩索將結構面試樣的兩側捆緊，使結構面試樣保持原始咬合狀態(tài)；

(2)將結構面試樣加工，使機構面試樣的截面尺寸為7-10cm，單側壁巖厚度為4-5cm，并在結構面試樣上標明初始剪切方向；

(3)將手輪擰松，給力杠桿處于最大開放狀態(tài)，調整夾持側板55在扇形調位器54上的安裝，使夾持側板55處于最大開放狀態(tài)，并調整底撐板4的位置，使底撐板4距基座3的距離最??；

(4)將步驟(2)處理的結構面試樣放在底撐板4的中間，根據(jù)結構面試樣的高度調整底撐板4的位置，使結構面試樣超出夾持側板55的上邊緣3-5mm，并旋轉結構面試樣，使結構面試樣上標明初始剪切方向與刻度線332的零刻線位置對齊；

(5)將手輪51擰緊，給力杠桿52向上運動，給力杠桿52推動曲面杠桿53的傾角變大，進而推動扇形調位器54的傾角變小，使夾持側板55向中間收攏，再調整夾持側板55在扇形調位器54上的安裝位置，使夾持側板55緊密貼在結構面試樣的側面；

(6)再次微調底撐板4的位置，使結構面試樣超出夾持側板55的上邊緣3-5mm，并微轉結構面試樣，使結構面試樣上標明初始剪切方向與刻度線332的零刻線位置對齊；

(7)在頂進螺孔551中插入螺釘(圖中未示出)，所述螺釘進一步頂緊結構面試樣，使結構面試樣完全處于夾緊狀態(tài)，并放入剪切儀6中，即可完成結構面一個方向的剪切；

(8)結構面試樣一個方向的剪切完成后，旋轉基座3至零刻線的下一刻度線，再對結構面試樣下一個方向的進行剪切，以此類推，進而實現(xiàn)對結構面試樣所有方向的剪切。

本發(fā)明可以直接安裝在已有剪切儀之上，在快速環(huán)保安裝結構面試樣方面能夠達到良好的效果；對結構面試樣的尺寸及外形要求較低，可安裝多形狀或者不太規(guī)整的結構面試樣，適用范圍更為廣泛；本發(fā)明為基本對稱結構，結構穩(wěn)定，可以通過夾持側板與底撐板的配合達到快速固定結構面試樣的目的；本發(fā)明無需剪切儀的主要結構，不會破壞原儀器的主要功能及其便利性，并且可與原儀器完美結合，達到了環(huán)保的效果并縮減了試驗周期，以利于科學研究和生產(chǎn)設計。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。