一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪

技术特征：
1.一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：包括基座单元、加载单元、数据采集单元、控制单元以及剪切盒：所述基座单元设置于直剪仪的底部，用于承载支撑整个直剪仪的重量，包括底部支撑板和连接在所述底部支撑板底部和地面之间的第一高度调节机构，底部支撑板底部与光弹试验平台之间连接有第一直线导轨移动副，通过所述第一直线导轨移动副调节直剪仪在光弹试验平台上的位置，通过第一高度可调机构调节所述直剪仪的高度，使得进行光弹试验时光路能依次对准，形成连贯性；所述加载单元设置于基座单元上侧，包括刚性框架和设置在所述刚性框架上的法向加载装置、剪切加载装置以及支撑装置，其中，所述法向加载装置和剪切加载装置均采用伺服电动缸，所述法向加载装置的伺服电动缸安装在所述刚性框架的顶部，所述剪切加载装置的伺服电动缸安装在所述刚性框架的左侧，所述法向加载装置的伺服电动缸和剪切加载装置的伺服电动缸上都安装有减速机；所述支撑装置用于在试验过程中对剪切盒进行支撑，包括安装在所述刚性框架右侧的第一支撑装置和安装在刚性框架底部的第二支撑装置；所述刚性框架的右侧设有竖向滑槽，第一支撑装置通过螺丝紧固在所述竖向滑槽上；所述刚性框架底部的第二支撑装置与法向加载装置在同一直线上，通过第二高度调节机构连接在刚性框架的底部；所述数据监测和采集单元，设置于加载单元内部，用于监测和采集试验过程中的试验数据，包括法向压力传感器、切向压力传感器、法向位移传感器和切向位移传感器；所述控制单元，其信号输入端与所述数据监测和采集单元连接，信号输出端与所述加载单元连接；所述剪切盒，用于放置试验试样，包括几何尺寸相同的上剪切盒和下剪切盒两部分，剪切盒的前后面均无遮板，使得光源可以通过试样，保证光路的连贯性；上剪切盒内壁和下剪切盒内壁都设置有与试样尺寸相吻合的凹槽，试样顺着凹槽放入剪切盒中被紧紧的固定住。2.根据权利要求1所述的一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：所述第一高度调节机构包括脚杯和支撑柱，所述支撑柱通过脚杯上的第一丝杆安装于所述脚杯上。3.根据权利要求1所述的一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：所述刚性框架内、外侧都设置有加强筋，防止进行光弹试验加载时直剪仪出现振动与抖动，保证试验平台的稳定性。4.根据权利要求1所述的一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：所述伺服电动缸的驱动端上连接有浮动接头，确保加载时与剪切盒充分接触，进而将电动缸施加的负荷完全传递到试样。5.根据权利要求1所述的一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：所述第一支撑装置包括螺丝、第一顶杆和第一顶板组成；第一顶杆通过螺丝安装在刚性框架的右侧，第一顶杆的顶端连接所述第一顶板；所述第二支撑装置包括第二丝杆、第二顶板和滑槽导轨，第二顶板安装在低阻滑槽导轨上，低阻滑槽导轨通过四个可调高度的第二丝杆固定在刚性框架的底部。
6.所述上剪切盒右侧面设有第一滑轨，第一顶板上有第一滑槽，上剪切盒通过所述第一滑轨安装在所述第一顶板的所述第一滑槽上；所述下剪切盒底面设有第二滑轨，第二顶板上设有第二滑槽，下剪切盒通过所述第二滑轨安装在所述第二顶板的所述第二滑槽上。7.根据权利要求4所述的一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：所述压力传感器设置在所述浮动接头上；所述位移传感器设置在伺服电动缸上，其为变阻器、感应变压器、感应同步器、光栅、磁栅、容栅、球栅中的任意一种。8.根据权利要求1所述的一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，其特征在于：所述控制单元包括计算机、信号处理电路、放大电路、控制软件和显示屏，传感器采集到的数据经过所述信号处理电路处理后，再经放大电路传输给控制软件，计算机一端连接控制软件，另一端连接加载单元。

技术总结
本发明提供了一种能结合光弹试验研究岩石节理剪切力学特性的直剪仪，包括剪切盒，剪切盒周围设置有：基座单元，用于承载支撑整个直剪仪；加载单元，设置于基座单元上侧，包括法向加载装置，剪切加载装置以及支撑装置，用于对试样施加荷载；数据监测和采集单元，设置于加载单元内部，包括压力传感器和位移传感器，用于监测和采集试验过程中的试验数据；控制单元，用于设置试验中的目标参数以实现不同的加载模式。本发明能适配光弹试验平台，使得试验过程中光路连贯，保证了试验的稳定性，且在低负荷加载时能电子化精准控制伺服电缸的加载速率和变形速率，为结合光弹试验开展岩石节理剪切力学特性研究提供试验条件。剪切力学特性研究提供试验条件。剪切力学特性研究提供试验条件。


技术研发人员：李建春 王东辉 邹春江
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.08.12
技术公布日：2022/11/15