一種巖石剪切破壞面邊界描繪裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，尤其是一種巖石剪切破壞面邊界描繪裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石力學(xué)試驗(yàn)是巖石力學(xué)的基礎(chǔ)，是研究巖石力學(xué)與工程的重要手段之一。雖然現(xiàn)在科學(xué)計算和理論分析已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨?，但巖石力學(xué)試驗(yàn)作為直接解決實(shí)際工程中的力學(xué)問題仍然有著不可替代的作用。隨著現(xiàn)代巖石力學(xué)理論的飛速發(fā)展，測試各類巖體力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)儀器也應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)有的巖石力學(xué)試驗(yàn)儀器雖然種類繁多，可以滿足各種巖石力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)要求。
[0003]其中，直剪試驗(yàn)是一種常用的巖石和節(jié)理面抗剪強(qiáng)度測試方法，直剪試驗(yàn)相關(guān)規(guī)范和試驗(yàn)機(jī)要求的標(biāo)準(zhǔn)巖樣一般為立方體或圓柱體，但軟巖和節(jié)理巖體標(biāo)準(zhǔn)巖樣的制備比較困難，很難直接切割成標(biāo)準(zhǔn)的立方體或圓柱體，一般是將現(xiàn)場采集回來小的巖塊或者包含節(jié)理面的巖體放置在標(biāo)準(zhǔn)立方體或圓柱體模具中，如說明書附圖的附圖1和附圖2所示，在巖塊周圍用高標(biāo)號砂漿或者細(xì)石混凝土澆筑填充，并在剪切面位置預(yù)留切口，從而制備標(biāo)準(zhǔn)剪切試樣。
[0004]采用這種方法制備的標(biāo)準(zhǔn)剪切巖樣，在巖石(節(jié)理巖體等)直剪試驗(yàn)中，只有剪切面上被剪斷的巖塊(或者結(jié)構(gòu)面)才是實(shí)際的有效剪切面，這個實(shí)際剪切破壞面往往是一個不規(guī)則的面，如說明書附圖的附圖3所示，很難直接測量。目前通常采用如下兩種方法，一種是用透明紙覆于剪切面上，用筆勾畫出剪切面周邊的輪廓線，然后用求積儀或復(fù)制到CAD系統(tǒng)計算有效剪切面積；另外一種是對剪切破壞面進(jìn)行拍照，然后掃描輸入計算機(jī)，采用圖像軟件進(jìn)行面積統(tǒng)計計算。由于剪切破壞面是一個凹凸不平的不規(guī)則形狀，透明紙和巖石試樣的色差、繪圖紙的固定、描圖和照片拍攝角度等因素的影響，這兩種方法在實(shí)際描述有效剪切面的時候均存在較大的誤差，而且操作不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種巖石剪切破壞面邊界描繪裝置及方法，該裝置制作簡單，準(zhǔn)確性高，操作維護(hù)方便，實(shí)現(xiàn)了剪切面描繪程序化，描繪效率提高；該描繪方法描繪探針可隨剪切面的起伏而上下伸縮，描繪探針探頭采用可更換探頭，可任意旋轉(zhuǎn)的支架，描繪圖形直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，便于計算機(jī)分析計算。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種巖石剪切破壞面邊界描繪裝置，包括支撐筒、旋轉(zhuǎn)套筒、支座，支撐筒安裝在支座上，操作平臺底部與支座連接，巖樣位于操作平臺上。旋轉(zhuǎn)套筒中部固定連接一垂直桿，該垂直桿插入安裝在支撐筒中的軸承上，所述支撐筒上部安裝有旋轉(zhuǎn)軸承，斜桿一端連接在旋轉(zhuǎn)軸承上，斜桿另一端連接在旋轉(zhuǎn)套筒上，所述旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)部活動安裝有水平聯(lián)動桿。描繪探針體連接在水平聯(lián)動桿的左端，轉(zhuǎn)動手柄套接在描繪探針體的轉(zhuǎn)動軸承上。
[0007]畫筆外筒連接在水平聯(lián)動桿的右端，電子畫筆插入畫筆外筒中并通過旋鈕固定。電子畫筆下方設(shè)置有電子繪圖板，電子繪圖板連接計算機(jī)。
[0008]所述旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)上下對稱分布有多個卡槽，每一個卡槽內(nèi)設(shè)有滾珠，水平聯(lián)動桿與滾珠配合，水平聯(lián)動桿能沿旋轉(zhuǎn)套筒軸向方向運(yùn)動。
[0009]所述描繪探針體通過第一固定臂固定連接在水平聯(lián)動桿的左端。
[0010]所述操作平臺通過第一升降支座連接在支座上。
[0011 ] 所述電子繪圖板通過第二升降支座連接在支座上。
[0012]所述描繪探針體包括探針接頭、描述針頭，描繪探針體設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承，描繪探針體內(nèi)安裝有伸縮彈簧，描繪探針體下方設(shè)置探針接頭，探針接頭底部固定連接描繪針頭。
[0013]所述支座上設(shè)有調(diào)平旋鈕、水平氣泡儀。
[0014]本發(fā)明一種巖石剪切破壞面邊界描繪裝置及方法，技術(shù)效果如下:
1)、水平聯(lián)動桿插入旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)，旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)有滾珠，以實(shí)現(xiàn)水平聯(lián)動桿的左右自由運(yùn)動。
[0015]2)、描繪探針主體包括可伸縮的描繪針頭，方便描繪針頭適應(yīng)剪切面的起伏。
[0016]3)、旋轉(zhuǎn)套筒可在平面內(nèi)繞旋轉(zhuǎn)軸承轉(zhuǎn)動，同時水平聯(lián)動桿可沿旋轉(zhuǎn)套筒軸向做伸縮運(yùn)動，兩者的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了支架的任意旋轉(zhuǎn)。
[0017]4)、斜桿一端連接在旋轉(zhuǎn)軸承上，斜桿另一端連接在旋轉(zhuǎn)套筒上，斜桿可隨旋轉(zhuǎn)套筒的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，同時也保證旋轉(zhuǎn)套筒的穩(wěn)定，減少操作誤差。
[0018]5)、描繪探針主體固結(jié)在水平聯(lián)動桿左端，采用伸縮描繪探頭，可隨剪切破后面的起伏而上下伸縮，防止描繪探頭在剪切面行走過程中發(fā)生卡針現(xiàn)象；描繪探針主體中部有一個360°旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動手柄，方便操作描繪探針在剪切面上運(yùn)動；描繪探針下部的操作平臺可升降，以調(diào)節(jié)巖樣樣高度適應(yīng)描繪探針高度。
[0019]6)、畫筆外筒固結(jié)在水平聯(lián)動桿的右端，電子畫筆中部用旋鈕螺釘以固定，并調(diào)節(jié)電子畫筆的伸出長度。電子畫筆下端直接于電子畫板接觸，電子繪圖板通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)相連。底部第二升降支座可升降，以調(diào)節(jié)電子繪圖板高度。
[0020]7)、本發(fā)明可以解決巖石剪切面面積計算人為誤差過大、操作困難等問題，實(shí)現(xiàn)巖石剪切破壞面程序化描繪。
【附圖說明】
[0021]圖1為【背景技術(shù)】中所述巖樣制備示意圖一。
[0022]圖2為【背景技術(shù)】中所述巖樣制備示意圖二。
[0023]圖3為【背景技術(shù)】中所述巖樣不規(guī)則剪切破壞面意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明裝置的描繪探針體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明裝置的電子繪圖板與計算機(jī)連接示意圖；
圖7為本發(fā)明裝置的旋轉(zhuǎn)套筒、水平聯(lián)動桿安裝示意圖；
圖8為本發(fā)明裝置的操作平臺14結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為本發(fā)明裝置的巖樣固定示意圖；
圖10為本發(fā)明裝置的支座結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中:1_支撐筒、2-斜桿、3-旋轉(zhuǎn)套筒、4-畫筆桿、5-描繪針頭、6-電子畫筆、7-支座、8-畫筆外筒、9-滾排、10-旋轉(zhuǎn)軸承、11-第一升降支座、11’ -第二升降支座、12-軸承、13-電子繪圖板、14-操作平臺、15-水平聯(lián)動桿、16-轉(zhuǎn)動手柄、17-描繪探針體、18-伸縮彈簧、19-探針接頭、20-水平氣泡儀、21-調(diào)平旋鈕、22-支腳、23滾珠、24-夾板、26-撐桿、27-夾持彈簧、28-巖樣、29-巖石剪切邊界、30-擬剪切面、31-制樣盒邊框面、32-混凝土、33-旋鈕、34-數(shù)據(jù)線、35 -USB接口、36-計算機(jī)、37-實(shí)際剪切破壞面邊界、38-轉(zhuǎn)動軸承、
39-第一固定臂、40-第二固定臂。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖4~圖10所示，一種巖石剪切破壞面邊界描繪裝置，包括支撐筒1、旋轉(zhuǎn)套筒3、支座7，支撐筒1安裝在支座7上，操作平臺14底部與支座7連接