本发明公开了一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置,包括调向单元，调向单元上固接平板，平板上安装基座，底撑板设在所述基座的中间，底撑板到基座的距离可调节，底撑板到基座的距离根据结构面试样的高度确定，基座上沿圆周方向安装有所述夹持单元，夹持单元包括手轮，手轮通过螺纹配合安装在基座上，手轮的上端固定在给力杠杆的下端，给力杠杆的上端铰接曲面杠杆的下端，曲面杠杆的上端固接扇形调位器的后端，扇形调位器的前端安装夹持侧板，曲面杠杆的上部铰接立柱，立柱的底端固定在基座上。本发明还包括一种用于剪切仪安装多形状不规则结构面试样的固定方法。本发明适用于多形状不规则结构面试样的固定，便于进行结构面各向异性的研究。
1.一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，包括调向单元、平板、基座、底撑板和夹持单元，所述调向单元上固接所述平板，所述平板上安装所述基座，所述底撑板设在所述基座的中间，所述底撑板到基座的距离可调节，所述底撑板到基座的距离根据结构面试样的高度确定，所述基座上沿圆周方向安装有所述夹持单元，所述夹持单元包括手轮、给力杠杆、曲面杠杆、扇形调位器、夹持侧板和立柱，所述手轮通过螺纹配合安装在基座上，所述手轮的上端固定在给力杠杆的下端，所述给力杠杆的上端铰接曲面杠杆的下端，所述曲面杠杆的上端固接扇形调位器的后端，所述扇形调位器的前端安装夹持侧板，所述曲面杠杆的上部铰接立柱，所述立柱的底端固定在基座上，所述结构面试样放置在底撑板上，将手轮拧紧，所述手轮向上运动推动给力杠杆向上运动，所述给力杠杆推动曲面杠杆的倾角变大，进而推动扇形调位器的倾角变小，夹持侧板向中间收拢，再调整夹持侧板在扇形调位器上的安装位置，使夹持侧板紧密贴在夹持结构面试样的侧面。
2.根据权利要求1所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述扇形调位器的前端沿边缘方向开有数个销孔，所述销孔与相邻销孔间的夹角为5°，所述夹持侧板的相应位置开有与销孔相适配的通孔，在所述销孔和通孔中插入销钉将夹持侧板和扇形调位器固定，根据所述销钉插入销孔的位置能调整夹持侧板与结构面试样间的贴合。
3.根据权利要求1所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述夹持侧板的中间开有顶进螺孔，在所述顶进螺孔中插入螺钉进一步顶紧结构面试样，所述夹持侧板的内侧边缘和底撑板的上侧边缘均设有楔形块，所述楔形块增大夹持侧板和底撑板与结构面试样贴合摩擦力。
4.根据权利要求1所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述基座的中间固定一立杆，所述底撑板通过螺纹配合安装在立杆的上端。
5.根据权利要求1所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述基座包括上基板和下基板，所述上基板和下基板之间通过立板固定在一起，所述夹持单元沿上基板的圆周方向等间距分布，所述上基板上开有贯穿螺孔，所述手轮上设有与贯穿螺孔相适配的螺纹，通过贯穿螺孔和螺纹的配合将手轮安装在上基板。
6.根据权利要求5所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述下基板的下侧设有数个条形凸起，所述数个条形凸起沿下基板的中心呈中心对称分布，所述条形凸起的数量与结构面试样的剪切面的数量相适配，所述平板上开有数个条形槽，所述条形槽和条形凸起一一对应，所述平板和下基板通过条形槽和条形凸起的卡合固定在一起。
7.根据权利要求6所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述平板和下基板的相对位置均设有刻度线，所述刻度线的指示位置与条形槽或条形凸起的位置一一对应。
8.根据权利要求6所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述条形凸起与相邻条形凸起间的夹角为15°。
9.根据权利要求1所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置，其特征在于，所述调向单元的形状与剪切仪的内剪切盒形状相适配，所述调向单元的形状为楔形体，所述结构面试样为多尺寸的结构面试样。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的安装多形状不规则结构面试样的固定装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在野外采集结构面试样，并用绳索将结构面试样的两侧捆紧，使结构面试样保持原始咬合状态；
(2)将结构面试样加工，使结构面试样的截面尺寸为7-10cm，单侧壁岩厚度为4-5cm，并在结构面试样上标明初始剪切方向；
(3)将手轮拧松，给力杠杆处于最大开放状态，调整夹持侧板在扇形调位器上的安装，使夹持侧板处于最大开放状态，并调整底撑板的位置，使底撑板距基座的距离最小；
(4)将步骤(2)处理的结构面试样放在底撑板的中间，根据结构面试样的高度调整底撑板的位置，使结构面试样超出夹持侧板的上边缘3-5mm，并旋转结构面试样，使结构面试样上标明初始剪切方向与基座的下基板上设置的刻度线的零刻线位置对齐；
(5)将手轮拧紧，给力杠杆向上运动，给力杠杆推动曲面杠杆的倾角变大，进而推动扇形调位器的倾角变小，使夹持侧板闭合，再调整夹持侧板在扇形调位器上的安装位置，使夹持侧板紧密贴在结构面试样的侧面；
(6)再次微调底撑板的位置，使结构面试样超出夹持侧板的上边缘3-5mm，并微转结构面试样，使结构面试样上标明初始剪切方向与基座的下基板上设置的刻度线的零刻线位置对齐；
(7)在夹持侧板的中间开有的顶进螺孔中插入螺钉，所述螺钉进一步顶紧结构面试样，使结构面试样完全处于夹紧状态，并放入外剪切盒，即完成结构面一个方向的剪切；
(8)结构面试样一个方向的剪切完成后，旋转基座至零刻线的下一刻度线，再对结构面试样的下一个方向进行剪切，以此类推，进而实现对结构面试样所有方向的剪切。
一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及岩土工程的技术领域，尤其涉及一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置和方法。
背景技术
[0002] 岩体结构面是指地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带，包括层面、节理面、不整合面等。由于结构面的存在，极大地破坏了岩体的连续性和完整性，削弱了工程岩体的力学性质及其稳定性。因而，对岩体结构面的有关性质的研究意义非凡。
[0003] 目前，对岩体的研究通常需要将岩体加工为较为规则的圆柱体或立方体，才能进行剪切，耗时耗力，而且效率大大降低，另外，无法准确简便的对岩体结构面的各向异性进行研究。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的实施例提供了一种适用于多种尺寸不规则形状岩体结构面各向异性研究的安装多形状不规则结构面试样的固定装置和方法。
[0005] 本发明的实施例提供一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置，包括调向单元、平板、基座、底撑板和夹持单元，所述调向单元上固接所述平板，所述平板上安装所述基座，所述底撑板设在所述基座的中间，所述底撑板到基座的距离可调节，所述底撑板到基座的距离根据结构面试样的高度确定，所述基座上沿圆周方向安装有所述夹持单元，所述夹持单元包括手轮、给力杠杆、曲面杠杆、扇形调位器、夹持侧板和立柱，所述手轮通过螺纹配合安装在基座上，所述手轮的上端固定在给力杠杆的下端，所述给力杠杆的上端铰接曲面杠杆的下端，所述曲面杠杆的上端固接扇形调位器的后端，所述扇形调位器的前端安装夹持侧板，所述曲面杠杆的上部铰接立柱，所述立柱的底端固定在基座上，所述结构面试样放置在底撑板上，将手轮拧紧，所述手轮向上运动推动给力杠杆向上运动，所述给力杠杆推动曲面杠杆的倾角变大，进而推动扇形调位器的倾角变小，夹持侧板向中间收拢，再调整夹持侧板在扇形调位器上的安装位置，使夹持侧板紧密贴在夹持结构面试样的侧面。
[0006] 进一步，所述扇形调位器的前端沿边缘方向开有数个销孔，所述销孔与相邻销孔间的夹角为5°，所述夹持侧板的相应位置开有与销孔相适配的通孔，在所述销孔和通孔中插入销钉将夹持侧板和扇形调位器固定，根据所述销钉插入销孔的位置能调整夹持侧板与结构面试样间的贴合。
[0007] 进一步，所述夹持侧板的中间开有顶进螺孔，在所述顶进螺孔中插入螺钉进一步顶紧结构面试样，所述夹持侧板的内侧边缘和底撑板的上侧边缘均设有楔形块，所述楔形块增大夹持侧板和底撑板与结构面试样贴合摩擦力。
[0008] 进一步，所述基座的中间固定一立杆，所述底撑板通过螺纹配合安装在立杆的上端。
[0009] 进一步，所述基座包括上基板和下基板，所述上基板和下基板之间通过立板固定在一起，所述夹持单元沿上基板的圆周方向等间距分布，所述上基板上开有贯穿螺孔，所述手轮上设有与贯穿螺孔相适配的螺纹，通过贯穿螺孔和螺纹的配合将手轮安装在上基板。
[0010] 进一步，所述下基板的下侧设有数个条形凸起，所述数个条形凸起沿下基板的中心呈中心对称分布，所述条形凸起的数量与结构面试样的剪切面的数量相适配，所述平板上开有数个条形槽，所述条形槽和条形凸起一一对应，所述平板和下基板通过条形槽和条形凸起的卡合固定在一起。
[0011] 进一步，所述平板和下基板的相对位置均设有刻度线，所述刻度线的指示位置与条形槽或条形凸起的位置一一对应。
[0012] 进一步，所述条形凸起与相邻条形凸起间的夹角为15°。
[0013] 进一步，所述调向单元的形状与剪切仪的内剪切盒形状相适配，所述调向单元的形状为楔形体，所述结构面试样为多尺寸的结构面试样。
[0014] 一种用于剪切仪安装多形状不规则结构面试样的固定方法，包括以下步骤：
[0015] (1)在野外采集结构面试样，并用绳索将结构面试样的两侧捆紧，使结构面试样保持原始咬合状态；
[0016] (2)将结构面试样加工，使结构面试样的截面尺寸为7-10cm，单侧壁岩厚度为4-5cm，并在结构面试样上标明初始剪切方向；
[0017] (3)将手轮拧松，给力杠杆处于最大开放状态，调整夹持侧板在扇形调位器上的安装，使夹持侧板处于最大开放状态，并调整底撑板的位置，使底撑板距基座的距离最小；
[0018] (4)将步骤(2)处理的结构面试样放在底撑板的中间，根据结构面试样的高度调整底撑板的位置，使结构面试样超出夹持侧板的上边缘3-5mm，并旋转结构面试样，使结构面试样上标明初始剪切方向与刻度线的零刻线位置对齐；
[0019] (5)将手轮拧紧，给力杠杆向上运动，给力杠杆推动曲面杠杆的倾角变大，进而推动扇形调位器的倾角变小，使夹持侧板闭合，再调整夹持侧板在扇形调位器上的安装位置，使夹持侧板紧密贴在结构面试样的侧面；
[0020] (6)再次微调底撑板的位置，使结构面试样超出夹持侧板的上边缘3-5mm，并微转结构面试样，使结构面试样上标明初始剪切方向与刻度线的零刻线位置对齐；
[0021] (7)在顶进螺孔中插入螺钉，所述螺钉进一步顶紧结构面试样，使结构面试样完全处于夹紧状态，并放入外剪切盒，即完成结构面一个方向的剪切；
[0022] (8)结构面试样一个方向的剪切完成后，旋转基座至零刻线的下一刻度线，再对结构面试样的下一个方向进行剪切，以此类推，进而实现对结构面试样所有方向的剪切。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0024] 1.本发明结构简单，体积小，便于携带、易于拆卸、方便操作，可以直接安装在已有剪切仪之上，在快速环保安装结构面试样方面能够达到良好的效果；
[0025] 2.本发明对结构面试样的尺寸及外形要求较低，可安装多形状或者不太规整的结构面试样，适用范围更为广泛；
[0026] 3.本发明为基本对称结构，结构稳定，可以通过夹持侧板与底撑板的配合达到快速固定结构面试样的目的；
[0027] 4.本发明无需剪切仪的主要结构，不会破坏原仪器的主要功能及其便利性，并且可与原仪器完美结合，达到了环保的效果并缩减了试验周期，以利于科学研究和生产设计。
附图说明
[0028] 图1是本发明一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置的一示意图。
[0029] 图2是图1中夹持单元一示意图。
[0030] 图3是图1中基座的一示意图。
[0031] 图4是图1中调向单元和平板的一示意图。
[0032] 图5是现有剪切仪的示意图。
具体实施方式
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
[0034] 请参考图1，本发明的实施例提供了一种安装多形状不规则结构面试样的固定装置，包括调向单元1、平板2、基座3、底撑板4和夹持单元5，所述调向单元1上固接所述平板2，所述平板2上安装所述基座3，所述底撑板4设在所述基座3的中间，所述底撑板4到基座3的距离根据结构面试样的高度确定，所述基座3上沿圆周方向安装有所述夹持单元5。
[0035] 结构面试样为多尺寸的结构面试样，所述结构面试样的形状是非规则形状，所述结构面试样的形状可以为任意适合的形状。
[0036] 请参考图2，夹持单元5包括手轮51、给力杠杆52、曲面杠杆53、扇形调位器54、夹持侧板55和立柱56，所述手轮51通过螺纹配合安装在基座3上，所述手轮51的上端固定在给力杠杆52的下端，所述给力杠杆52的上端铰接曲面杠杆53的下端，所述曲面杠杆53的上端固接扇形调位器54的后端，所述扇形调位器54的前端安装夹持侧板55，所述曲面杠杆53的上部铰接立柱56，所述立柱56的底端固定在基座3上。
[0037] 扇形调位器54的前端沿边缘方向开有数个销孔541，在一实施例中，所述销孔541与相邻销孔541间的夹角优选为5°，所述夹持侧板55的相应位置开有与销孔541相适配的通孔(图中未示出)，在所述销孔541和通孔(图中未示出)中插入销钉(图中未示出)将夹持侧板55和扇形调位器54固定，根据所述销钉插入销孔541的位置能调整夹持侧板55与结构面试样间的贴合。
[0038] 夹持侧板55的中间开有顶进螺孔551，在所述顶进螺孔551中插入螺钉(图中未示出)进一步顶紧结构面试样，所述夹持侧板55的内侧边缘和底撑板4的上侧边缘均设有楔形块552，所述楔形块552增大夹持侧板55和底撑板4与结构面试样贴合摩擦力。
[0039] 请参考图3，基座3包括上基板31和下基板33，所述上基板31和下基板33之间通过立板32固定在一起，所述夹持单元5沿上基板31的圆周方向等间距分布，所述上基板31上开有贯穿螺孔311，所述手轮51上设有与贯穿螺孔311相适配的螺纹(图中未示出)，通过贯穿螺孔311和螺纹的配合将手轮51安装在上基板31。
[0040] 下基板33的下侧设有数个条形凸起331，所述数个条形凸起331沿下基板33的中心呈中心对称分布，在一实施例中，条形凸起331与相邻条形凸起331间的夹角优选为15°，所述条形凸起331的数量与结构面试样的剪切面的数量相适配。
[0041] 请参考图4，平板2上开有数个条形槽21，所述条形槽21和条形凸起331一一对应，所述平板2和下基板33通过条形槽21和条形凸起331的卡合固定在一起，平板2和下基板21的相对位置均设有刻度线332，所述刻度线332的指示位置与条形槽21或条形凸起331的位置一一对应。
[0042] 请参考图5，调向单元1的形状与剪切仪6的内剪切盒61形状相适配，所述调向单元1的形状为楔形体。
[0043] 结构面试样放置在底撑板4上，在一实施例中，基座3的中间固定一立杆7，底撑板4通过螺纹配合安装在立杆7的上端，通过调整螺纹配合的旋进深度，底撑板4到基座3的距离可调节，进而调节结构面试样到基座的距离，将手轮51拧紧，所述手轮51向上运动推动给力杠杆52向上运动，所述给力杠杆52推动曲面杠杆53的倾角变大，进而推动扇形调位器54的倾角变小，夹持侧板55向中间收拢，再调整夹持侧板55在扇形调位器54上的安装位置，使夹持侧板55紧密贴在夹持结构面试样的侧面。
[0044] 一种用于剪切仪安装多形状不规则结构面试样的固定方法，包括以下步骤：
[0045] (1)在野外采集结构面试样，并用绳索将结构面试样的两侧捆紧，使结构面试样保持原始咬合状态；
[0046] (2)将结构面试样加工，使结构面试样的截面尺寸为7-10cm，单侧壁岩厚度为4-5cm，并在结构面试样上标明初始剪切方向；
[0047] (3)将手轮拧松，给力杠杆处于最大开放状态，调整夹持侧板55在扇形调位器54上的安装，使夹持侧板55处于最大开放状态，并调整底撑板4的位置，使底撑板4距基座3的距离最小；
[0048] (4)将步骤(2)处理的结构面试样放在底撑板4的中间，根据结构面试样的高度调整底撑板4的位置，使结构面试样超出夹持侧板55的上边缘3-5mm，并旋转结构面试样，使结构面试样上标明初始剪切方向与刻度线332的零刻线位置对齐；
[0049] (5)将手轮51拧紧，给力杠杆52向上运动，给力杠杆52推动曲面杠杆53的倾角变大，进而推动扇形调位器54的倾角变小，使夹持侧板55向中间收拢，再调整夹持侧板55在扇形调位器54上的安装位置，使夹持侧板55紧密贴在结构面试样的侧面；
[0050] (6)再次微调底撑板4的位置，使结构面试样超出夹持侧板55的上边缘3-5mm，并微转结构面试样，使结构面试样上标明初始剪切方向与刻度线332的零刻线位置对齐；
[0051] (7)在顶进螺孔551中插入螺钉(图中未示出)，所述螺钉进一步顶紧结构面试样，使结构面试样完全处于夹紧状态，并放入剪切仪6中，即完成结构面一个方向的剪切；
[0052] (8)结构面试样一个方向的剪切完成后，旋转基座3至零刻线的下一刻度线，再对结构面试样的下一个方向进行剪切，以此类推，进而实现对结构面试样所有方向的剪切。
[0053] 本发明可以直接安装在已有剪切仪之上，在快速环保安装结构面试样方面能够达到良好的效果；对结构面试样的尺寸及外形要求较低，可安装多形状或者不太规整的结构面试样，适用范围更为广泛；本发明为基本对称结构，结构稳定，可以通过夹持侧板与底撑板的配合达到快速固定结构面试样的目的；本发明无需剪切仪的主要结构，不会破坏原仪器的主要功能及其便利性，并且可与原仪器完美结合，达到了环保的效果并缩减了试验周期，以利于科学研究和生产设计。
[0054] 在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
[0055] 在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
