一種結構面粗糙度系數測定裝置及其使用方法
【專利摘要】一種結構面粗糙度系數測定裝置及其使用方法，屬于巖土測量【技術領域】。裝置包括底座、傾斜臺和旋轉臺，底座的下部安裝有地腳，地腳與底座螺紋連接，底座上部設置有支架和水平絲桿，絲桿的一端安裝有轉輪，傾斜臺的下端通過第一轉軸與支架活動連接，傾斜臺與底座之間設置有支撐架，支撐架上端與傾斜臺相鉸接，下端與具有螺紋孔的滑塊相鉸接，滑塊的螺紋孔與絲桿相配合，旋轉臺通過安裝在其中心的第二轉軸設置在傾斜臺上,在傾斜臺的上表面裝有兩個相互垂直的水準氣泡。使用方法:先將裝置調整好，將樣本與模具契合固定在旋轉臺上，通過使傾斜臺傾斜使被測樣本滑落，測得傾斜角與旋轉角，然后根據傾斜角和旋轉角確定結構面粗糙度系數。
【專利說明】 一種結構面粗糙度系數測定裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于巖土測量【技術領域】，特別涉及一種結構面粗糙度系數測定裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]目前適用于室內巖體結構面粗糙度系數(JRC)測量方法有:直剪試驗法、標準輪廓曲線法以及標準參數法等。其中，直剪試驗法通過對巖體樣本施加水平和垂直兩個方向的壓力來測量巖體樣本的結構面粗糙度系數；標準輪廓曲線法以典型表面起伏形態結構面的輪廓曲線作為結構面粗糙度系數的經驗判斷標準，通過實際結構面表面輪廓曲線與標準輪廓曲線的經驗對比確定結構面粗糙度系數；標準參數法通過標準輪廓曲線的粗糙度參數或分維數與結構面粗糙度系數的相關公式來計算巖體結構面粗糙度系數。上述測量方法存在的問題有:直剪試驗法需要外部提供荷載，樣本無法重復使用；標準輪廓曲線法和標準參數法操作復雜，對工作經驗要求高，非專業人士無法順利完成操作，計算步驟繁瑣，慢且易出錯、成本過高。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的問題，本發明提出了一種結構簡單、測量方便且被測樣本可以重復使用的，通過巖體樣本滑落過程測量結構面粗糙度系數的裝置及其使用方法。
[0004]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:一種結構面粗糙度系數測定裝置，包括底座、傾斜臺和旋轉臺，在所述底座的下部安裝有地腳，地腳與底座螺紋連接，底座上部設置有支架和水平絲桿，絲桿的一端安裝有轉輪，傾斜臺的下端通過第一轉軸與支架活動連接，在傾斜臺的側面安裝有角度標尺，在傾斜臺與底座之間設置有支撐架，支撐架上端與傾斜臺相鉸接，下端與具有螺紋孔的滑塊相鉸接，滑塊的螺紋孔與絲桿相配合，所述旋轉臺通過安裝在其中心的第二轉軸設置在傾斜臺上，在旋轉臺的上表面設置有角度刻度，在傾斜臺上安裝有指針，指針與旋轉臺的角度刻度相對應，傾斜臺側面裝有固定模具的銷釘，在傾斜臺的上表面裝有兩個相互垂直的水準氣泡。
[0005]所述結構面粗糙度系數測定裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一，將旋轉臺角度刻度的零刻度線與指針對齊，用銷釘將模具鎖定在旋轉臺上；
[0007]步驟二，旋轉轉輪將傾斜臺角度置零，調整底座上的地腳，使傾斜臺上的水準氣泡居中，將待測樣本與模具相契合，緩慢轉動轉輪，逐漸使傾斜臺傾斜直至待測樣本從模具上滑落，滑落時立即停止轉動轉輪，記錄此時角度標尺上的讀數為傾斜角，旋轉臺上角度刻度的讀數為旋轉角；
[0008]步驟三，逆時針旋轉旋轉臺，使旋轉臺的旋轉角增加10°，旋轉轉輪將傾斜臺角度置零，調整底座上的地腳，使傾斜臺上的水準氣泡居中，將待測樣本與模具相契合，緩慢轉動轉輪，逐漸使傾斜臺傾斜直至待測樣本從模具上滑落，滑落時立即停止轉動轉輪，記錄此時角度標尺上的讀數為傾斜角、旋轉臺上角度刻度的讀數為旋轉角；
[0009]步驟四，重復執行步驟三η次，并記錄每次測得的傾斜角a i和旋轉角β i ;
[0010]步驟五，結合測得的數據確定結構面粗糙度系數。
[0011]步驟四中所述的重復次數η取5?7次。
[0012]本發明的有益效果:
[0013]本發明的結構面粗糙度系數測定裝置及其使用方法在測量過程不會破壞被測樣本，樣本可以重復使用；結構簡單可靠，便于拆卸與組裝，操作步驟直觀、易懂；由于加入了地腳和水準氣泡，可以精確調平旋轉臺的水平度，提高了測定結果的準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的結構示意圖；
[0015]圖2為旋轉臺上表面角度刻度示意圖；
[0016]其中:1_底座、2-傾斜臺、3-旋轉臺、4-絲桿、5-支架、6-角度標尺、7-轉輪、8-地腳、9-支撐架、10-第一轉軸、11-水準氣泡、12-銷釘、13-第二轉軸、14-待測樣本、15-模具、16-指針、17-滑塊、18-角度刻度。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0018]如圖1-圖2所示，一種結構面粗糙度系數測定裝置，包括底座1、傾斜臺2和旋轉臺3，在所述底座I下部安裝有地腳8，地腳8與底座I螺紋連接，在底座的上部設置有支架5和水平絲桿4,絲桿4的一端安裝有轉輪7,傾斜臺2的下端通過第一轉軸10與支架5活動連接，在傾斜臺2的側面安裝有角度標尺6，在傾斜臺2與底座I之間設置有支撐架9，支撐架9上端與傾斜臺2相鉸接，下端與具有螺紋孔的滑塊17相鉸接，滑塊17的螺紋孔與絲桿4相配合，所述旋轉臺3通過安裝在其中心的第二轉軸13設置在傾斜臺2上，在旋轉臺3的上表面設置有角度刻度18，在傾斜臺2上安裝有指針16，指針16與旋轉臺3的角度刻度18相對應，傾斜臺2側面裝有固定模具15的銷釘12，在傾斜臺2的上表面裝有兩個相互垂直的水準氣泡11。
[0019]所述結構面粗糙度系數測定裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一，將旋轉臺3的角度刻度18的零刻度線與指針16對齊，用銷釘12將模具15鎖定在旋轉臺3上；
[0021]步驟二，旋轉轉輪7將傾斜臺2角度置零，調整底座I上的地腳8，使傾斜臺2上的水準氣泡11居中，將待測樣本14與模具15相契合，緩慢轉動轉輪7，逐漸使傾斜臺2傾斜直至待測樣本14從模具15上滑落，滑落時立即停止轉動轉輪7，記錄此時角度標尺6上的讀數為傾斜角，旋轉臺3上角度刻度讀數為旋轉角；
[0022]步驟三，逆時針旋轉旋轉臺3，使旋轉臺3的旋轉角增加10°，旋轉轉輪7將傾斜臺2角度置零，調整底座I上的地腳8，使傾斜臺2上的水準氣泡11居中，將待測樣本14與模具15相契合，緩慢轉動轉輪7，逐漸使傾斜臺2傾斜直至待測樣本14從模具15上滑落，滑落時立即停止轉動轉輪7，記錄此時角度標尺6上的讀數為傾斜角、旋轉臺3上角度刻度讀數為旋轉角；[0023]步驟四，重復執行步驟三6次，并記錄每次測得的傾斜角a i和旋轉角β i ;
[0024]步驟五，基于摩爾庫倫準則，由下式求出結構面粗糙度系數:
[0025]
【權利要求】
1.一種結構面粗糙度系數測定裝置，其特征在于:包括底座、傾斜臺和旋轉臺，在所述底座的下部安裝有地腳，地腳與底座螺紋連接，底座上部設置有支架和水平絲桿，絲桿的一端安裝有轉輪，傾斜臺的下端通過第一轉軸與支架活動連接，在傾斜臺的側面安裝有角度標尺，在傾斜臺與底座之間設置有支撐架，支撐架上端與傾斜臺相鉸接，下端與具有螺紋孔的滑塊相鉸接，滑塊的螺紋孔與絲桿相配合，所述旋轉臺通過安裝在其中心的第二轉軸設置在傾斜臺上，在旋轉臺的上表面設置有角度刻度，在傾斜臺上安裝有指針，指針與旋轉臺的角度刻度相對應，傾斜臺側面裝有固定模具的銷釘，在傾斜臺的上表面裝有兩個相互垂直的水準氣泡。
2.權利要求1所述的結構面粗糙度系數測定裝置的使用方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一，將旋轉臺角度刻度的零刻度線與指針對齊，用銷釘將模具鎖定在旋轉臺上； 步驟二，旋轉轉輪將傾斜臺角度置零，調整底座上的地腳，使傾斜臺上的水準氣泡居中，將待測樣本與模具相契合，緩慢轉動轉輪，逐漸使傾斜臺傾斜直至待測樣本從模具上滑落，滑落時立即停止轉動轉輪，記錄此時角度標尺上的讀數為傾斜角，旋轉臺上角度刻度讀數為旋轉角； 步驟三，逆時針旋轉旋轉臺，使旋轉臺的旋轉角增加10°，旋轉轉輪將傾斜臺角度置零，調整底座上的地腳，使傾斜臺上的水準氣泡居中，將待測樣本與模具相契合，緩慢轉動轉輪，逐漸使傾斜臺傾斜直至待測樣本從模具上滑落，滑落時立即停止轉動轉輪，記錄此時角度標尺上的讀數為傾斜角、旋轉臺上角度刻度讀數為旋轉角； 步驟四，重復執行步驟三η次，并記錄每次測得的傾斜角^和旋轉角; 步驟五，結合測得的數據確定結構面粗糙度系數。
3.根據權利要求2所述的結構面粗糙度系數測定裝置的使用方法，其特征在于:步驟四中所述重復次數η取5~7次。
【文檔編號】G01B5/28GK103968745SQ201410141478
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】鐘山, 高軒麟, 王述紅, 王一然 申請人:東北大學