專利名稱：直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾的制作方法
技術領域：
本發明屬于工程技術領域，涉及到試驗“使用攜帶式剪切儀測定結構面剪切強度” 中結構面模型的制作環節，適合固定結構面試樣的平面尺寸范圍為5CmX5Cm-13CmX13Cm。
背景技術：
巖土工程中為了評價巖體結構面的穩定性，需要通過直剪試驗得到結構面的抗剪 強度指標。抗剪強度指標是地質、水利、交通等相關工程中工程設計和穩定性評價中非常 重要的參數之一，抗剪強度指標如果不可靠將直接導致工程應用時造成較大偏差。在使用 XJ-I型攜帶式剪切儀進行傳統的直剪試驗中，要先制作結構面模型，在制作過程中存在較 多不足有待改進，其中很重要的一點不足敘述如下澆注時，在半個樣模內加少量的水泥砂 漿，將試樣居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平；同時保持剪切方向與模 具框長邊方向一致，隨后注入水泥砂漿填滿搗實。在完成以上操作后，由于水泥砂漿的流 動性以及結構面試樣的重力作用，結構面調整水平后在水泥砂漿凝固過程中發生不均勻沉 降。由于結構面試樣不均勻沉降，將產生以下幾種后果。第一種情況是導致結構面不 再水平，出現了誤差角，所制結構面模型在進行直剪試驗時，結構面與儀器所加豎直力不 能垂直，導致豎直力與剪切方向是不垂直的；第二種情況是導致結構面高出樣模邊框不到 4-5mm，通過大量統計，結構面平均會下降2_3mm，這時結構面只高出水泥面l_2mm，在進行 直剪試驗時，在豎直力和水平力作用下，會發生上下兩個模型的水泥之間摩擦受剪的情況， 導致水平壓力表讀數偏大；第三種情況是結構面下沉至水泥砂漿中，導致此結構面模型制 作失敗，該結構面試樣作廢。綜上所述，三種情況都將嚴重影響試驗數據的準確性和可靠 性。因此，如果能通過結構面試樣的防沉降夾消除結構面的不均勻沉降，避免以上三種情況 的出現，將會很大程度上提高直剪試驗數據的準確性和可靠性。本發明旨在消除上述所提 的不均勻沉降，通過使用固定框將結構面試樣固定不動，避免了不均勻沉降的發生。
發明內容
本發明的目的是解決結構面模型制作時存在不均勻沉降的缺點，本發明提供了一 種固定結構面試樣的防沉降夾。該防沉降夾不僅結構簡單、操作方便、拆卸容易而且造價不 高，經濟又實惠。為了解決上述結構面不均勻沉降問題，所提出的技術方案如下直剪試驗結構面試樣的防沉降夾包括以下幾部分外框架、活動長板2塊、橡膠薄 片2塊、小型圓柱螺旋拉伸彈簧2個、彈簧固定環4個、擰緊螺栓4個；外框架為長方形框 架，一端開口，由兩根等長的截面為長方形的長條鋼桿(以下簡稱長桿)和一根短條鋼桿 (以下簡稱短桿)組成，兩根長桿平行并通過短桿連接，每根長桿的內側均挖有滑槽，呈倒 下的“T字形”，供活動長板的兩端在滑槽內移動，活動長板可以從開口端取出；活動長板為 長方形薄鋼板，其與結構面試樣接觸的一側貼有摩擦系數大的橡膠薄片，其兩端有與“T字形”凹槽相吻合的固定端；彈簧為拉伸彈簧，端部結構型式為圓鉤環型，代號L 11(摘自GB/ T1239. 6-1992)；彈簧固定環有螺紋的一端通過擰緊螺栓固定在活動長板上，有固定環的一 端用于連接彈簧。結構面試樣的防沉降夾，外框架的長桿長為20cm，截面為長方形，短邊長為1cm， 長邊長為2cm ；長桿上的凹槽呈倒下的“T字形”，"T字形”翼緣長為1. 4cm,寬為0. 3cm,梁 肋部分長0. 3cm,寬0. 4cm ；短桿為實心桿，長18cm，截面為長方形，短邊長為1cm，長邊長 為2cm ；活動長板鋼板部分長為18cm，寬為2cm，厚為0. 5cm，橡膠薄片部分長17. 6cm,寬為 2cm，厚0. 3cm，橡膠薄片兩端各距框架0. 2cm ；長板兩端的固定端呈“Τ字形”，“Τ字形”翼緣 長為1. 4cm,寬為0. 3cm，梁肋部分長0. 3cm,寬0. 4cm，厚0. 5cm ；長板上兩個螺紋孔洞，直徑 為0. 2cm,圓心距兩邊寬均為1. 5cm ；圓心距上、下底邊均為Icm ；拉伸彈簧材料截面直徑為 1.2mm，有效圈數25圈，自由高度40mm，彈簧中徑10mm。由于XJ-I型攜帶式剪切儀所搭配的制作模具的尺寸限制，對結構面試樣的規格 要求為長軸8-lOcm，高約7-8cm的近似方塊體；根據以上各部件的尺寸設計，本防沉降夾適 合于平面尺寸范圍為5cmX5cm-13cmX13cm的結構面試樣。本發明的技術效果是將用彈簧連接的兩塊活動長板拉開，外框架放置在澆注模 具側板的頂面上，調整兩塊長板，使其內側與結構面試樣貼緊，通過彈簧的收縮力將結構面 夾緊固定好，保證了結構面試樣在水泥砂漿中不發生不均勻沉降。
圖1是結構面試樣的固定框俯視2是A向局部示意3是活動長板俯視4是活動長板側視1中，1-外框架的長桿；2-長桿內凹槽；3-橡膠薄片；4-擰緊螺栓；5-活動長板 薄鋼板；6-小型圓柱螺旋拉伸彈簧；7-彈簧固定環；8-外框架的短桿；9-尺寸為ScmXScm 的標準結構面試樣。圖2中，2-長桿內凹槽。圖3中，3-橡膠薄片；5-活動長板薄鋼板；10-活動長板端部。圖4中，3-橡膠薄片；5-活動長板薄鋼板；10-活動長板端部。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。參照圖1到圖4，直剪試驗結構面試樣的防沉降夾包括以下幾部分外框架、活動 長板2塊、橡膠薄片(3)2塊、小型圓柱螺旋拉伸彈簧(6)2個、彈簧固定環(7)4個、擰緊螺 栓個；外框架為長方形框架，一端開口，由兩根等長的截面為長方形的長條鋼桿(1) (以下簡稱長桿)和一根短條鋼桿(8)(以下簡稱短桿)組成，兩根長桿(1)平行并通過短 桿⑶連接，每根長桿⑴的內側均挖有滑槽O)，呈倒下的“T字形”，供活動長板的兩端 (10)在滑槽( 內移動；活動長板為長方形薄鋼板(5)，其與結構面試樣接觸的一側貼有摩 擦系數大的橡膠薄片(3)，其兩端有與“T字形”凹槽相吻合的固定端(10)；彈簧(6)彈簧為拉伸彈簧，呈圓柱狀，端部結構型式為圓鉤環型，代號L II ；彈簧固定環(7)有螺紋的一 端通過擰緊螺栓固定在活動長板( 上，有固定環的一端用于連接彈簧(6)。為了說明直剪試驗結構面試樣的防沉降夾的操作過程，本實施以尺寸為ScmXScm 的結構面試樣的模型制作過程為例進行說明。(1)結構面試樣的澆筑與調平結構面模型制作前，在模具前后側板內壁涂上一層薄黃油層，并復上一張牛皮紙， 以使制作好的模型易與前后側板內壁脫離，然后在半個模具內加少量的水泥砂漿，將試樣 居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平；同時保持剪切方向與模具框長邊方
向一致。(2)用防沉降夾固定結構面注入水泥砂漿填滿搗實，并將水泥砂漿抹平，此時使用結構面試樣防沉降夾，將兩 個活動長板( 拉開，再將外框架平放在澆注模具側板的頂面上，慢慢收縮活動長板(5)， 使活動長板內側的橡膠薄片( 與結構面試樣(9)兩側面接觸好，貼緊后通過彈簧(6)的 收縮力將試樣夾緊，以阻止結構面發生不均勻沉降；如果結構面試樣(9)兩相對應的側面 是平行的，則兩塊橡膠薄片C3)與結構面試樣(9)兩個側面均達到整個側面相接觸，此時的 固定效果最好，但如果結構面試樣(9)兩相對應的側面是不平行的，則可以將外框架平放 在澆注模具上之后，在水平面上調整外框架的位置，保證兩塊橡膠薄片( 中的一塊能與 結構面的一個側面盡量完全接觸，此時另一個橡膠薄片(3)與結構面另一個側面只能局部 貼緊，這種情況下固定效果不能達到最理想，但是彈簧的收縮力也足以阻止結構面的下沉。(3)結構面模型的凝固與制作模具的拆卸待水泥砂漿凝固(約12h)后，拉開兩個活動長板(5)，將固定框取下即可；再將制 作好的模型從模具中取出，將模具上的水泥殘渣清理干凈。在制作另一半模型時因為有墊 條的存在不再需要使用防沉降夾，在空模具前后側板內壁再次涂上一層薄黃油層，并復上 一張牛皮紙，再加適量砂漿，在模具邊框兩端各放一根開縫墊條，將已凝固的那一半模型倒 轉，蓋在另一半模具上對齊；然后從開縫中向空模具中注入砂漿，填滿搗實，24h,拆去取出 試樣，進行養護，這樣結構面模型就制作完成了。
權利要求
1.直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾包括以下幾部分外框架、活動長板2塊、橡膠薄 片2塊、小型圓柱螺旋拉伸彈簧2個、彈簧固定環4個、擰緊螺栓4個；外框架為長方形框 架，一端開口，由兩根等長的截面為長方形的長條鋼桿(以下簡稱長桿)和一根短條鋼桿 (以下簡稱短桿)組成，兩根長桿平行并通過短桿連接，每根長桿的內側均挖有滑槽，呈倒 下的“T字形”，供活動長板的兩端在滑槽內移動，活動長板可以從開口端取出；活動長板為 長方形薄鋼板，其與結構面試樣接觸的一側貼有摩擦系數大的橡膠薄片，其兩端有與“T字 形”凹槽相吻合的固定端；彈簧為拉伸彈簧，端部結構型式為圓鉤環型，代號L 11(摘自GB/ T1239. 6-1992)；彈簧固定環有螺紋的一端通過擰緊螺栓固定在活動長板上，有固定環的一 端用于連接彈簧。
2.直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾的使用方法，包括以下幾個步驟1)結構面試樣的澆筑與調平結構面模型制作前，在模具前后側板內壁涂上一層薄黃 油層，并復上一張牛皮紙，以使制作好的模型易與前后側板內壁脫離，然后在半個模具內加 少量的水泥砂漿，將試樣居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平；同時保持 剪切方向與模具框長邊方向一致；2)用防沉降夾固定結構面注入水泥砂漿填滿搗實，并將水泥砂漿抹平，此時使用結 構面試樣防沉降夾，將兩個活動長板拉開，再將外框架平放在澆注模具側板的頂面上，慢慢 收縮活動長板，使活動長板內側的橡膠薄片與結構面試樣兩側面接觸好，貼緊后通過彈簧 的收縮力將試樣夾緊，以阻止結構面發生不均勻沉降；如果結構面試樣兩相對應的側面是 平行的，則兩塊橡膠薄片與結構面試樣兩個側面均達到整個側面相接觸，此時的固定效果 最好，但如果結構面試樣兩相對應的側面是不平行的，則可以將外框架平放在澆注模具上 之后，在水平面上調整外框架的位置，保證兩塊橡膠薄片中的一塊能與結構面的一個側面 盡量完全接觸，此時另一個橡膠薄片與結構面另一個側面的只能局部貼緊，這種情況下固 定效果不能達到最理想，但是彈簧的收縮力也足以阻止結構面的下沉；3)結構面模型的凝固與制作模具的拆卸待水泥砂漿凝固(約12h)后，拉開兩個活動 長板，將防沉降夾取下即可；再將制作好的模型從模具中取出，將模具上的水泥殘渣清理干 凈；在制作另一半模型時因為有墊條的存在不再需要使用防沉降夾，在空模具前后側板內 壁再次涂上一層薄黃油層，并復上一張牛皮紙，再加適量砂漿，在模具邊框兩端各放一根開 縫墊條，將已凝固的那一半模型倒轉，蓋在另一半模具上對齊；然后從開縫中向空模具中注 入砂漿，填滿搗實，24h后，拆去取出試樣，進行養護，這樣結構面模型就制作完成了。
3.如權利要求1所述的直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾，其特征在于由兩根等長的 截面為長方形的長條鋼桿和一根短條鋼桿組成，兩根長桿平行并通過短桿連接，每根長桿 的其中一側均挖有長條形的滑槽。
4.如權利要求1或2所述的直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾，其特征在于活動長板 為長方形薄鋼板，其與結構面試樣接觸的一側貼有摩擦系數大的橡膠薄片，其兩端有與長 條形凹槽相吻合的固定端。
5.如權利要求1所述的直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾，其特征在于小型圓柱螺旋 拉伸彈簧，其端部結構型式為圓鉤環型，代號L II。
全文摘要
直剪試驗中結構面試樣的防沉降夾涉及到XJ-1型攜帶式剪切儀測定巖體中結構面剪切強度參數試驗；包括外框架、活動長板、橡膠薄片、小型圓柱螺旋拉伸彈簧、彈簧固定環、擰緊螺栓。剪切試驗前的結構面模型的制作過程中，在半個樣模內加少量的水泥砂漿，將試樣居中放入，使受剪面高出樣模邊框4-5mm，并使之水平，注入水泥砂漿填滿搗實；此時通過觀察會發現，由于水泥砂漿的流動性和結構面試樣的重力作用，結構面在水泥砂漿中發生不均勻沉降，導致水泥砂漿凝固時，產生了三種對試驗結果影響很大的后果。在結構面模型制作時，通過使用結構面試樣的防沉降夾，將結構面夾緊使其固定不動，避免了其發生不均勻沉降。本發明屬于工程技術領域。
文檔編號E02D1/00GK102061685SQ201010557940
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者倪衛達, 吳建川, 徐偉, 滑帥, 胡新麗, 鄒宗興 申請人:徐偉, 胡新麗, 鄒宗興