一種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)及相應(yīng)的剪盒、試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)及相應(yīng)的剪盒、試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及巖石試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。巖石直剪試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)架和試驗(yàn)主機(jī)，機(jī)架包括上梁、下梁和連接在上梁和下梁之間的多個(gè)側(cè)梁，上梁、下梁和多個(gè)側(cè)梁圍合形成容納空間，試驗(yàn)主機(jī)設(shè)置于容納空間中，試驗(yàn)主機(jī)包括垂直加載油缸、水平加載油缸、上剪切件和下剪切件，垂直加載油缸的一端與上梁連接，垂直加載油缸的另一端與上剪切件連接，并且垂直加載油缸與上剪切件之間設(shè)有稱重傳感器，水平加載油缸與側(cè)梁連接，并且水平加載油缸也設(shè)有稱重傳感器，下剪切件與下梁連接。該巖石直剪試驗(yàn)機(jī)檢測大型試樣時(shí)取放方便，而且檢測精度高，安全性好。
【專利說明】
一種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)及相應(yīng)的剪盒、試驗(yàn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及巖石試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)及相應(yīng)的剪盒、試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖石力學(xué)領(lǐng)域，巖石直剪試驗(yàn)機(jī)是必不可少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在現(xiàn)行的巖石力學(xué)性能測試中，許多分析測試是借助各種材料試驗(yàn)機(jī)來完成的，而且形成了被普遍接受的分析測試方法。隨著試驗(yàn)機(jī)的加卸載，巖石的變形破壞過程被觀測和記錄，進(jìn)而通過對測量值的分析計(jì)算來確定巖石的力學(xué)性能指標(biāo)。目前市面上使用的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)多為拉桿式，但其拉桿易變形，特別是在剪切大型試樣時(shí)，如此，就會(huì)影響測量精度，甚至可能導(dǎo)致安全性問題，而且，拉桿式的試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在放置試樣的時(shí)候也不太方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，此巖石直剪試驗(yàn)機(jī)檢測大型試樣時(shí)取放方便，而且檢測精度高，安全性好。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種剪盒，該剪盒為四邊形可拆卸結(jié)構(gòu)，方便安放任意形狀試件，實(shí)用性高。
[0005]本發(fā)明的再一目的在于提供一種試驗(yàn)系統(tǒng)，利用該試驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)r石進(jìn)行試驗(yàn)，而且在放置巖石的過程中也省時(shí)省力。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其包括機(jī)架和試驗(yàn)主機(jī)，
[0008]機(jī)架包括上梁、下梁和連接在上梁和下梁之間的多個(gè)側(cè)梁，上梁、下梁和多個(gè)側(cè)梁圍合形成容納空間，
[0009]試驗(yàn)主機(jī)設(shè)置于容納空間中，試驗(yàn)主機(jī)包括垂直加載油缸、水平加載油缸、上剪切件和下剪切件，垂直加載油缸的一端與上梁連接，垂直加載油缸的另一端與上剪切件連接，并且垂直加載油缸與上剪切件之間設(shè)有稱重傳感器，水平加載油缸與側(cè)梁連接，并且水平加載油缸也設(shè)有稱重傳感器，下剪切件與下梁連接。
[0010]另外，一種上述巖石直剪試驗(yàn)機(jī)使用的剪盒，包括上剪盒和下剪盒，上剪盒和/或下剪盒包括多個(gè)剪板，多個(gè)剪板之間可拆卸連接。
[0011]另外，一種試驗(yàn)系統(tǒng)，包括用于將試樣輸送到下剪切件上的輸送裝置和上述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)及相應(yīng)的剪盒、試驗(yàn)系統(tǒng)的有益效果是:本發(fā)明提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的機(jī)架圍合形成容納空間，而垂直加載油缸和水平加載油缸又位于該容納空間中(即容納空間中，也就是被外形結(jié)構(gòu)所圈設(shè)的部分)，而且垂直加載油缸與上梁連接，水平加載油缸與側(cè)梁連接，此種整體結(jié)構(gòu)使得垂直加載油缸和水平加載油缸安裝在同一平面上。使用時(shí)，使用者站在面朝容納空間的位置，如此，更方便安裝試樣，能夠有效提高安裝時(shí)的安裝效率。而且，由于該機(jī)架整體為閉合式結(jié)構(gòu)，所以其剛性好、強(qiáng)度高，不易變形，從而也就避免了形變導(dǎo)致的測量誤差和危險(xiǎn)，實(shí)用性高。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[00?5]圖2是圖1的A部放大示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的右視剖視示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的剪盒的示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的右視剖視示意圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記匯總?cè)缦?
[0021]巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100，200;剪盒300;
[0022]機(jī)架101;試驗(yàn)主機(jī)102;上梁103;下梁104;側(cè)梁105;試樣106;垂直加載油缸107;滾軸108;水平加載油缸109;上剪切件110;下剪切件111 ；稱重傳感器112;第一上剪切組件113;第二上剪切組件114;第一下剪切組件115;第二下剪切組件116;垂直滾軸排系統(tǒng)117;水平滾軸排系統(tǒng)118;
[0023]地腳螺栓201 ；支腳202 ；
[0024]上剪盒301;下剪盒302;剪板303。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。
[0026]因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“內(nèi)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0029]在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0030]實(shí)施例一
[0031]圖1和圖3示出了本實(shí)施例提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100，包括機(jī)架101和試驗(yàn)主機(jī)102，機(jī)架101包括上梁103、下梁104和多個(gè)側(cè)梁105，上梁103、下梁104和多個(gè)側(cè)梁105連接并共同構(gòu)成“口”形結(jié)構(gòu)的容納空間，試驗(yàn)主機(jī)102設(shè)置于“口”形結(jié)構(gòu)的容納空間內(nèi)，試驗(yàn)主機(jī)102包括垂直加載油缸107、水平加載油缸109、上剪切件110和下剪切件111，垂直加載油缸107的一端與上梁103連接，垂直加載油缸107的另一端與上剪切件110連接，并且垂直加載油缸107與上剪切件110之間設(shè)有稱重傳感器112，水平加載油缸109與側(cè)梁105連接，并且水平加載油缸109也設(shè)有稱重傳感器112，下剪切件111與下梁104連接。
[0032]本實(shí)施例中，側(cè)梁105為兩個(gè)，左側(cè)、右側(cè)各一個(gè)，與上梁103、下梁104共同構(gòu)成“口”形結(jié)構(gòu)的容納空間。當(dāng)然，此種選取并不作為限制，也可以設(shè)置為其他個(gè)數(shù)的側(cè)梁105，如四個(gè)。但無論設(shè)置多少個(gè)側(cè)梁105，都應(yīng)與上梁103、下梁104保持構(gòu)成“口”形結(jié)構(gòu)的容納空間。
[0033]本實(shí)施例中，所提到的“口”形結(jié)構(gòu)，并不作嚴(yán)格的限制，并不限定于絕對的“口”形結(jié)構(gòu)，只要是“口”形形狀或類似于“口”形形狀的結(jié)構(gòu)均可，如圓形、橢圓形、多邊形、不規(guī)則的閉合形狀等均可。實(shí)際上，在定義“口”形結(jié)構(gòu)時(shí)，參照的是整個(gè)機(jī)架101的外形，而不是其中的一部分。
[0034]機(jī)架101還包括上梁外殼、下梁外殼和側(cè)梁外殼(三者圖均未示)，上梁外殼包覆上梁103，下梁外殼包覆下梁104，側(cè)梁外殼包覆兩個(gè)側(cè)梁105，并且包覆后的上梁103、下梁104、兩個(gè)側(cè)梁105均呈柱形結(jié)構(gòu)。機(jī)架殼的包覆，使“口”形結(jié)構(gòu)更加明顯，而且機(jī)架殼的設(shè)置，能夠增加機(jī)架101的剛性性能，提高整體強(qiáng)度。
[0035]巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100的機(jī)架101為“口”形結(jié)構(gòu)，而垂直加載油缸107和水平加載油缸109又位于該“口”形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)(即容納空間中，也就是被外形結(jié)構(gòu)所圈設(shè)的部分)，此種結(jié)構(gòu)使得垂直加載油缸107和水平加載油缸109安裝在同一平面上。而拉桿式的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的機(jī)架呈“十”形或“井”形等交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，由于置放試樣的下剪切件的四周被機(jī)架的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)阻擋，所以其阻礙了試樣的安裝(特別是大型試樣)。而本實(shí)施例提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100的機(jī)架101的兩側(cè)均無阻礙，使用時(shí)，使用者站在機(jī)架101的兩側(cè)(也就是面朝“口”形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)的位置)即可，運(yùn)輸試樣106(為了便于描述，引入試樣106)也可以從這兩側(cè)進(jìn)行，將試樣106放置在下剪切件111上，操作方便，能夠有效提高安裝時(shí)的安裝效率。而且，由于該機(jī)架101整體為閉合式結(jié)構(gòu)，所以其剛性好、強(qiáng)度高，不易變形，從而也就避免了機(jī)架形變導(dǎo)致的測量誤差和危險(xiǎn)，實(shí)用性高。
[0036]本實(shí)施例中，上剪切件110包括第一上剪切組件113和第二上剪切組件114，第一上剪切組件113與第二上剪切組件114連接并共同構(gòu)成“L”形結(jié)構(gòu);下剪切件111包括第一下剪切組件115和第二下剪切組件116，第一下剪切組件115與第二下剪切組件116連接并共同構(gòu)成“L”形結(jié)構(gòu);第一上剪切組件113的一側(cè)與垂直加載油缸107連接，第一上剪切組件113的另一側(cè)與第一下剪切組件115的一側(cè)相對，第一下剪切組件115的另一側(cè)與下梁104接觸，第二上剪切組件114的一側(cè)與側(cè)梁105接觸，第二上剪切組件114的另一側(cè)與第二下剪切組件116的一側(cè)相對，第二下剪切組件116的另一側(cè)與水平加載油缸109相對。
[0037]上剪切件110與下剪切件111均為“L”形結(jié)構(gòu)，并且，上剪切件110的第一上剪切組件113與下剪切件111的第一下剪切組件115相對設(shè)置，上剪切件110的第二上剪切組件114與下剪切件111的第二下剪切組件116相對設(shè)置，也就是，邊對邊，角對角，上剪切件110的內(nèi)角與下剪切件111的內(nèi)角相對。在使用巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100時(shí)，上剪切件110隨著垂直加載油缸107而升降，無需手工操作，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。下剪切件111的第一下剪切組件115用于承受垂直加載油缸107的壓力，下剪切件111的第二下剪切組件116靠近水平加載油缸109，但并未接觸，使用時(shí)，其用于承受水平加載油缸109的推力，下剪切件111無需為了適應(yīng)剪切而改變高度，所以其結(jié)構(gòu)較簡單。
[0038]本實(shí)施例中提到的“L”形結(jié)構(gòu)，其中邊長長短并不限制，兩邊可以是一樣長的，也可以是有長短區(qū)別的。本實(shí)施例中，“L”形結(jié)構(gòu)的兩邊長度相同，即第一上剪切組件113和第二上剪切組件114的長度相同，第一下剪切組件115和第二下剪切組件116的長度相同。
[0039]側(cè)梁105包括垂直滾軸排系統(tǒng)117，下梁104包括水平滾軸排系統(tǒng)118，垂直滾軸排系統(tǒng)117設(shè)置于第二上剪切組件114和側(cè)梁105之間，水平滾軸排系統(tǒng)118設(shè)置于第一下剪切組件115和下梁104之間，垂直滾軸排系統(tǒng)117和水平滾軸排系統(tǒng)118均包括多根滾軸108，參見圖2，多根滾軸108的軸線同時(shí)與垂直加載油缸107的中軸線、水平加載油缸109的中軸線垂直。
[0040]實(shí)際上，第二上剪切組件114的一側(cè)就是通過垂直滾軸排系統(tǒng)117與側(cè)梁105相接觸，垂直滾軸排系統(tǒng)117包括導(dǎo)向裝置、垂直滾軸排底板和二十四根滾軸108，二十四根滾軸108在豎直方向上依次排列，垂直加載油缸107的移動(dòng)方向和水平加載油缸109的移動(dòng)方向共同構(gòu)成一個(gè)豎直平面，每根滾軸108的軸線方向均與該豎直平面相垂直。在使用巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100時(shí)，上剪切件110的第二上剪切組件114沿多根滾軸108往下滑動(dòng)。第一下剪切組件115的另一側(cè)就是通過水平滾軸排系統(tǒng)118與下梁104相接觸，水平滾軸排系統(tǒng)118也包括導(dǎo)向裝置、水平滾軸排底板和三十四根滾軸108，三十四根滾軸108在水平方向上依次排列，垂直加載油缸107的移動(dòng)方向和水平加載油缸109的移動(dòng)方向共同構(gòu)成一個(gè)豎直平面，每根滾軸108的軸線方向均與該豎直平面相垂直。在使用巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100時(shí)，下剪切件111的第一下剪切組件115沿多根滾軸108往左滑動(dòng)。由于設(shè)置了垂直滾軸排系統(tǒng)117和水平滾軸排系統(tǒng)118，上剪切件110和下剪切件111可以沿著滾軸排系統(tǒng)的滾軸108滑動(dòng)，所以減少了剪切件運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力，提高了試驗(yàn)精度。在使用時(shí)，第一上剪切組件113和試樣106之間還設(shè)有加載墊板，該加載墊板可以起到緩沖作用，防止直接接觸試樣106而導(dǎo)致試樣106損壞，該加載墊板可以根據(jù)試樣106的尺寸大小而進(jìn)行更換。
[0041]巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100的下剪盒302、垂直加載油缸107中的至少一個(gè)設(shè)有用于檢測水平加載油缸109或垂直加載油缸107的位移的位移傳感器(圖未示)。
[0042]本實(shí)施例中，巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100的下剪盒302和垂直加載油缸107均設(shè)有位移傳感器。巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置和控制處理裝置，數(shù)據(jù)采集裝置與稱重傳感器112、位移傳感器連接，用于采集垂直加載油缸107的加載力、垂直加載油缸107的位移量、水平加載油缸109的加載力和水平加載油缸109的位移量，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制處理裝置，控制處理裝置根據(jù)數(shù)據(jù)選擇控制方式。
[0043]當(dāng)利用水平加載油缸109對試樣進(jìn)行剪切時(shí)，位移傳感器包括兩個(gè)，分別設(shè)置于巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100的下剪盒302的兩側(cè)，用于檢測水平加載油缸109的位移。在試驗(yàn)開始前，使用者對試驗(yàn)中試樣的最大載荷量程或最大變形量進(jìn)行預(yù)估，即預(yù)估需要用多大的力可以破壞試樣。使用者將預(yù)估數(shù)據(jù)(預(yù)設(shè)數(shù)值)輸入到控制處理裝置。試驗(yàn)過程中，系統(tǒng)將根據(jù)采集到的水平加載油缸109的加載力和位移量，對照事先輸入的數(shù)據(jù)就可以判斷出，試樣當(dāng)前的受力狀態(tài)(破壞點(diǎn))。該設(shè)置的原則是，利用垂直加載油缸107固定住試樣，保證控制的試驗(yàn)進(jìn)程中，在預(yù)設(shè)數(shù)值的50%前的這一段時(shí)間，用應(yīng)力控制，也就是說，不以水平加載油缸109的速度作為主要控制條件，而是主要參照力是否達(dá)到要求值，當(dāng)然這期間還是優(yōu)選水平加載油缸109全速前進(jìn)(3mm/min)，因?yàn)槿绱丝梢约涌煸囼?yàn)進(jìn)度;當(dāng)水平加載油缸109的加載力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的50%后，自動(dòng)減速，水平加載油缸109的加載力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的75%時(shí)再次減速，當(dāng)水平加載油缸109的加載力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的80 %后，自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變控制(此時(shí)不以水平加載油缸109的加載力作為主要控制條件，而是主要參照其速度是否合適)，不再一味增加力，而是根據(jù)前期數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)，控制處理裝置根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)值、稱重傳感器采集的數(shù)據(jù)和位移傳感器采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出合適的位移速度，繼續(xù)一邊加載(增加力)一邊移動(dòng)，直至對試樣完成剪切。如此，就能保障試樣不會(huì)突然破壞，避免試樣崩裂。
[0044]當(dāng)利用本實(shí)施例提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)時(shí)，垂直加載油缸107設(shè)置的位移傳感器包括了四個(gè)，分別設(shè)置于第一上剪切組件113的四個(gè)角。使用者將預(yù)估數(shù)據(jù)(預(yù)設(shè)數(shù)值)輸入到控制處理裝置。試驗(yàn)過程中，在預(yù)設(shè)數(shù)值的50%前的這一段時(shí)間，用應(yīng)力控制，也就是說，不以垂直加載油缸107的速度作為主要控制條件，而是主要參照力是否達(dá)到要求值，當(dāng)然這期間還是優(yōu)選垂直加載油缸107全速前進(jìn)(3mm/min)，因?yàn)槿绱丝梢约涌煸囼?yàn)進(jìn)度；當(dāng)垂直加載油缸107的加載力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的50%后，自動(dòng)減速，垂直加載油缸107的加載力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的75%時(shí)再次減速，當(dāng)垂直加載油缸107的加載力達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的80%后，自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變控制(此時(shí)不以垂直加載油缸107的加載力作為主要控制條件，而是主要參照其速度是否合適)，不再一味增加力，而是根據(jù)前期數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)，控制處理裝置根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)值、稱重傳感器采集的數(shù)據(jù)和位移傳感器采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出合適的位移速度，繼續(xù)一邊加載(增加力)一邊移動(dòng)，直至對試樣完成剪切。如此，就能準(zhǔn)確測量到試驗(yàn)破壞曲線的全過程。
[0045]上述的試驗(yàn)過程中，加載力達(dá)到50%、75%的減速的速度不做限定，是由控制處理裝置根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行控制。減速能夠防止加載速度過快，造成試樣超載荷。上述設(shè)置是根據(jù)模糊控制的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。實(shí)時(shí)采集到的加載力數(shù)據(jù)，在控制軟件程序中會(huì)自動(dòng)與已輸入的預(yù)設(shè)數(shù)值相比較，就可以自動(dòng)判斷出目前試驗(yàn)工作中，實(shí)時(shí)加載力是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值的百分比，就可以根據(jù)結(jié)果進(jìn)行控制。實(shí)際上，在進(jìn)入應(yīng)變控制之前，都屬于應(yīng)力控制，這期間以預(yù)設(shè)數(shù)值、加載力的大小作為參照，調(diào)整前進(jìn)速度;在進(jìn)入應(yīng)變控制之后，這期間就不再去在意加載力的大小了(當(dāng)然直至試樣破壞之前，加載力的大小也還是保持在預(yù)設(shè)數(shù)值之內(nèi))，而是通過控制處理裝置對速度進(jìn)行控制，直至試樣被破壞。
[0046]進(jìn)入應(yīng)變控制后，應(yīng)變速度由控制處理裝置按照模糊控制原理，將之前已經(jīng)運(yùn)行了的實(shí)際時(shí)間與已經(jīng)達(dá)到的“實(shí)時(shí)載荷”計(jì)算出當(dāng)時(shí)的位移速度，在此基礎(chǔ)上給出一個(gè)低于這個(gè)速度的控制速度，來控制試驗(yàn)速度，根據(jù)這個(gè)速度不斷檢測判斷當(dāng)前的實(shí)際速度與載荷上升之比，來調(diào)整當(dāng)前運(yùn)行的速度，直到試樣破壞為止。
[0047]本實(shí)施例還提供了一種上述巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100使用的剪盒300，參見圖4，包括上剪盒301和下剪盒302，上剪盒301和下剪盒302均包括四個(gè)剪板303，四個(gè)剪板303之間可拆卸連接。
[0048]在垂直加載油缸107和水平加載油缸109同時(shí)作用時(shí)，第一上剪切組件113和第一下剪切組件115對剪盒300進(jìn)行固定，剪盒300承受垂直加載油缸107的壓力；由于上剪盒301和下剪盒302是錯(cuò)位的(剪盒可以包括上、下剪盒，并且二者錯(cuò)位設(shè)置，這一點(diǎn)在本領(lǐng)域是公知的，所以在此不再贅述)，所以當(dāng)?shù)诙霞羟薪M件114抵住上剪盒301的一側(cè)時(shí)，水平加載油缸109推動(dòng)第二下剪切組件116，促使其往第二上剪切組件114的方向移動(dòng)，最終導(dǎo)致試樣106被剪切。
[0049]本實(shí)施例中，上剪盒301和下剪盒302均包括可拆卸連接的四個(gè)剪板303，由于四個(gè)剪板303可拆卸連接，所以方便安放任意形狀的試樣，在選定合適剪切面后，澆筑混凝土再進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，由于剪板303可拆卸，所以方便卸除試樣106。本實(shí)施例提供的剪盒300為正方形的剪盒，上剪盒301和下剪盒302均為正方形，其不僅可以用于正方形的試樣，還可以在混凝土澆筑的情況下，進(jìn)行不規(guī)則形狀試樣的任意剪切面的剪切試驗(yàn)。當(dāng)然，上述剪盒300的正方形的選取并不作為限制，也可以設(shè)置為長方形、圓形等，同樣的，上剪盒301和下剪盒302的形狀根據(jù)剪盒300總體形狀而進(jìn)行設(shè)置。剪板303也可以設(shè)置為其他個(gè)數(shù)，如兩個(gè)，并且也可以只設(shè)置上剪盒301和下剪盒302中的一個(gè)包括剪板303，或者上剪盒301、下剪盒302中的一個(gè)也可以設(shè)置為一體成型的結(jié)構(gòu)。
[0050]本實(shí)施例還提供了一種試驗(yàn)系統(tǒng)，包括用于將試樣106輸送到下剪切件111上的輸送裝置(圖未示)和上述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100。
[0051]將試樣106放置在輸送裝置上，利用輸送裝置將試樣106輸送到靠近下剪切件111的位置，再人工將試樣106推到下剪切件111上即可，省時(shí)省力。輸送裝置也可以設(shè)置滾軸進(jìn)行輸送，也可以進(jìn)行其他輸送方式設(shè)置。
[0052]本實(shí)施例提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100特別適用于大型試樣的剪切。該巖石直剪試驗(yàn)機(jī)100具有以下特點(diǎn):
[0053](I)機(jī)架101的設(shè)計(jì)采用“口”形閉合框架，使垂直加載油缸107和水平加載油缸109安裝在同一平面上，設(shè)備前后面面對使用者，更方便安裝試樣106，對大型試樣可以利用移動(dòng)小車或輸送裝置推出試樣，提高功效，方便使用；
[0054](2)由于上剪切件110是與垂直加載油缸107連接，懸掛在試樣106上面，跟隨垂直加載油缸107自動(dòng)升降，所以其可用于單軸壓縮試驗(yàn)，配套引伸計(jì)后可以進(jìn)行彈性模量試驗(yàn)。如此，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、節(jié)省設(shè)備成本的目的；
[0055](3)由于剪盒300設(shè)計(jì)為方形，可拆卸式，所以可進(jìn)行不同試樣的接觸面試驗(yàn)。
[0056](4)由于考慮了在試驗(yàn)進(jìn)行過程中，試樣突然破壞、試樣爆裂的情況，而增加了在試驗(yàn)過程中應(yīng)力控制、應(yīng)變控制自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能，所以當(dāng)試驗(yàn)即將達(dá)到預(yù)定的破壞指標(biāo)前，系統(tǒng)將自動(dòng)由應(yīng)力控制轉(zhuǎn)換為應(yīng)變控制，可有效避免試樣爆裂的情況發(fā)生。
[0057]實(shí)施例二
[0058]在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，圖5和圖6示出了本實(shí)施例提供的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)200，該巖石直剪試驗(yàn)機(jī)200還包括地腳螺栓201，地腳螺栓201與機(jī)架101的底部連接。地腳螺栓能夠埋入地下，從地面對巖石直剪試驗(yàn)機(jī)200進(jìn)行加固，保證巖石直剪試驗(yàn)機(jī)200的穩(wěn)固性。
[0059]巖石直剪試驗(yàn)機(jī)200還包括支腳202，支腳202與下梁104連接。支腳202從側(cè)邊抵住機(jī)架101，對整個(gè)設(shè)備進(jìn)行加固。另外，本實(shí)施例中，支腳202對于機(jī)架101和地腳螺栓201，還起著承上啟下的作用。
[0060]在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例還提供了一種試驗(yàn)系統(tǒng)，該試驗(yàn)系統(tǒng)還包括了用于起重試樣106的吊車。當(dāng)試樣106質(zhì)量較大時(shí)，利用吊車就能夠輕易的將其吊起，然后放置在輸送裝置上，再借助人工的力將試樣106推送到下剪切件111上即可。整個(gè)過程中，人工耗力少，操作時(shí)間短，實(shí)用性高。
[0061]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:包括機(jī)架和試驗(yàn)主機(jī)， 所述機(jī)架包括上梁、下梁和連接在所述上梁和所述下梁之間的多個(gè)側(cè)梁，所述上梁、所述下梁和所述多個(gè)側(cè)梁圍合形成容納空間， 所述試驗(yàn)主機(jī)設(shè)置于所述容納空間中，所述試驗(yàn)主機(jī)包括垂直加載油缸、水平加載油缸、上剪切件和下剪切件，所述垂直加載油缸的一端與所述上梁連接，所述垂直加載油缸的另一端與所述上剪切件連接，并且所述垂直加載油缸與所述上剪切件之間設(shè)有稱重傳感器，所述水平加載油缸與所述側(cè)梁連接，并且所述水平加載油缸也設(shè)有稱重傳感器，所述下剪切件與所述下梁連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述上梁、所述下梁和所述多個(gè)側(cè)梁圍合形成“口”形結(jié)構(gòu)的所述容納空間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述上剪切件包括第一上剪切組件和第二上剪切組件，所述第一上剪切組件與所述第二上剪切組件連接并共同構(gòu)成“L”形結(jié)構(gòu)； 所述下剪切件包括第一下剪切組件和第二下剪切組件，所述第一下剪切組件與所述第二下剪切組件連接并共同構(gòu)成“L”形結(jié)構(gòu)； 所述第一上剪切組件的一側(cè)與所述垂直加載油缸連接，所述第一上剪切組件的另一側(cè)與所述第一下剪切組件的一側(cè)相對，所述第一下剪切組件的另一側(cè)與所述下梁接觸，所述第二上剪切組件的一側(cè)與所述側(cè)梁接觸，所述第二上剪切組件的另一側(cè)與所述第二下剪切組件的一側(cè)相對，所述第二下剪切組件的另一側(cè)與所述水平加載油缸相對。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述側(cè)梁包括垂直滾軸排系統(tǒng)，所述下梁包括水平滾軸排系統(tǒng)，所述垂直滾軸排系統(tǒng)設(shè)置于所述第二上剪切組件和所述側(cè)梁之間，所述水平滾軸排系統(tǒng)設(shè)置于所述第一下剪切組件和所述下梁之間，所述垂直滾軸排系統(tǒng)和所述水平滾軸排系統(tǒng)均包括多根滾軸，所述多根滾軸的軸線同時(shí)與所述垂直加載油缸的中軸線、所述水平加載油缸的中軸線垂直。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述機(jī)架還包括上梁外殼、下梁外殼和側(cè)梁外殼，所述上梁外殼包覆所述上梁，所述下梁外殼包覆所述下梁，所述側(cè)梁外殼包覆所述多個(gè)側(cè)梁，并且包覆后的所述上梁、所述下梁、所述多個(gè)側(cè)梁均呈柱形結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述巖石直剪試驗(yàn)機(jī)還包括地腳螺栓，所述地腳螺栓與所述機(jī)架的底部連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述巖石直剪試驗(yàn)機(jī)的下剪盒、所述垂直加載油缸中的至少一個(gè)設(shè)有用于檢測所述水平加載油缸或所述垂直加載油缸的位移的位移傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述巖石直剪試驗(yàn)機(jī)設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置和控制處理裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置與所述稱重傳感器、所述位移傳感器連接，用于采集來自所述稱重傳感器、所述位移傳感器的數(shù)據(jù)，并將采集的所述數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制處理裝置，所述控制處理裝置根據(jù)所述數(shù)據(jù)選擇所述垂直加載油缸和/或所述水平加載油缸的控制方式； 其中，所述數(shù)據(jù)包括所述垂直加載油缸的加載力和所述垂直加載油缸的位移量，或者所述數(shù)據(jù)包括所述垂直加載油缸的加載力、所述水平加載油缸的加載力和所述水平加載油缸的位移量。9.一種權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)使用的剪盒，其特征在于:包括上剪盒和下剪盒，所述上剪盒和/或所述下剪盒包括多個(gè)剪板，所述多個(gè)剪板之間可拆卸連接。10.—種試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括用于將試樣輸送到所述下剪切件上的輸送裝置和權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的巖石直剪試驗(yàn)機(jī)。
【文檔編號】G01N3/02GK105891018SQ201610503129
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】楊紹平, 于建華, 李姝 , 鄒立, 張繼勛
【申請人】四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院