岩石剪切观测设备的制作方法

1.本实用新型涉及岩土工程试验技术领域，具体涉及一种岩石剪切观测设备。


背景技术：

2.在深部大型地下岩石工程中，岩石硬性结构面在初始高地应力、刚性接触、高应力卸荷下具有剪切错动等特殊力学行为，通常是诱发深部地下工程突发性岩爆、塌方等灾害的关键控制因素，深入研究深部地下工程岩石结构面加卸荷剪切破坏过程和力学机制是评价、控制上述工程灾害的基础。在岩石结构面剪切试验过程中，如何利用摄像设备清晰和稳定地观测岩石结构面剪切全过程对于深入认识岩石结构面剪切力学特性与变形破坏机制是否重要，也是破解深部工程灾害的核心技术问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种岩石剪切观测设备，旨在解决如何清晰和稳定地观测岩石结构面剪切全过程的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的一种岩石剪切观测设备，包括：
5.安装座；
6.剪切结构，安装于所述安装座，所述剪切结构包括沿上下向相对的两个活动座，两个所述活动座相对的侧面凹设有容纳槽，两个所述容纳槽均用以供岩石块容设，且两个所述容纳槽均朝向前贯穿对应的所述活动座，位于下侧的所述活动座可沿左右向活动地安装于所述安装座，位于上侧的所述活动座可沿上下向活动，用以剪切岩石块；
7.观测架，可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座的前侧面，所述观测架包括观测台，所述观测台可沿左右向以及上下向活动，以能够调节至与所述容纳槽对应；以及，
8.摄像机，安装于所述观测台。
9.可选地，所述观测架包括：
10.座体，所述座体可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座；
11.固定杆，所述固定杆的一端固定连接于所述座体；以及，
12.转动杆，所述转动杆的一端连接于所述固定杆的另一端，且所述转动杆和所述固定杆的角度可调节设置；
13.所述观测台安装于所述转动杆的另一端，且所述观测台所在的平面与所述转动杆的角度可调节设置，以使得所述观测台的上端面沿水平向延伸。
14.可选地，所述固定杆的一端贯设有沿前后向延伸的固定孔，所述转动杆对应所述固定孔设有第一通孔；
15.所述观测架还包括第一螺栓和第一螺母，所述第一螺栓依次穿过所述固定孔和第一通孔，所述第一螺母螺接于所述第一螺栓伸出于所述第一通孔的部分。
16.可选地，所述观测台的下表面设有铰接座，所述铰接座包括沿前后向相对设置的两个连接块，两个所述连接块相对的侧面均贯设有连接孔；
17.所述转动杆设于两个所述连接块之间，所述转动杆的表面对应所述连接孔贯设有第二通孔；
18.所述观测架还包括第二螺栓和第二螺母，所述第二螺栓依次其中一个所述连接孔、所述第二通孔和另一个所述连接孔，所述第二螺母螺接于所述第二螺栓伸出于对应的所述连接孔的部分。
19.可选地，位于下侧的所述活动座包括座本体和磁吸块，座本体安装至所述安装座，所述磁吸块连接于所述磁吸块的前侧面；
20.所述座体包括磁力表座，所述磁力表座可与所述磁吸块磁吸配合，以使得所述观测架与所述磁吸块可拆卸地连接。
21.可选地，所述岩石剪切观测设备还包括照明结构，所述照明结构设于观测台上、且位于所述摄像机的前侧。
22.可选地，所述照明结构包括：
23.安装面板，沿上下向延伸，所述安装面板固定安装于所述观测台的上端面、并位于所述摄像机的前侧；以及，
24.多个照明灯，安装于所述安装面板朝向所述摄像机的侧面，且多个所述照明灯呈矩阵分布。
25.可选地，所述观测台的上端面设有沿左右向分布的两个限位块；
26.所述摄像机卡设于两个所述限位块之间。
27.可选地，位于下侧的所述活动座包括沿上下向依次设置的第一活动部和第二活动部，所述第二活动部设有所述容纳槽，位于上侧的所述活动座的下端面与所述第二活动部的上端面相对设置，且其左侧面与所述第一活动部相对设置；
28.所述岩石剪切观测设备还包括：
29.两个第一变形传感器，沿上下向延伸、并分布于所述容纳槽的两侧，各所述第一变形传感器的两端分别连接第二活动部和位于上侧的所述活动座；以及，
30.第二变形传感器，沿左右向延伸，且其两端分别连接所述第一活动部和位于上侧的所述活动座。
31.可选地，所述岩石剪切观测设备还包括两个液压缸，两个所述液压缸均安装于所述安装座，且两个所述液压缸分别用于驱动位于上侧的所述活动座沿上下向活动，以及驱动位于下侧的所述活动座沿左右向活动。
32.本实用新型的技术方案中，岩石块放置在两个所述容纳槽中，位于上侧的所述活动座可沿上向活动，以在向下活动时挤压岩石块，对岩石块施加法向载荷；位于下侧的所述活动座可沿左右向活动，以在活动时使得两个所述容纳槽错动，对岩石块施加切向载荷；所述观测架可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座的前侧面，且所述观测台可沿左右向以及上下向活动，以能够调整至所述摄像机始终与所述容纳槽对应，且所述摄像机与位于下侧的所述活动座随动，从而所述摄像机能够拍摄记录岩石块的结构面剪切全过程，方便操作人员清晰地观测和信息收集。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1为本实用新型提供的岩石剪切观测设备的一实施例的立体示意图(不包含观测架)；
35.图2为本实用新型提供的岩石剪切观测设备中的观测架的结构示意图。
36.附图标号说明：
37.标号名称标号名称100岩石剪切观测设备341铰接座1安装座3411连接块2剪切结构3412连接孔21活动座342限位块211容纳槽4摄像机212第一活动部5照明结构213第二活动部51安装面板3观测架52照明灯31座体61第一变形传感器311磁力表座62第二变形传感器32固定杆7液压缸321固定孔81法向载荷传感器33转动杆82切向载荷传感器34观测台a岩石块
38.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
41.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之
内。
42.在深部大型地下岩石工程中，岩石硬性结构面在初始高地应力、刚性接触、高应力卸荷下具有剪切错动等特殊力学行为，通常是诱发深部地下工程突发性岩爆、塌方等灾害的关键控制因素，深入研究深部地下工程岩石结构面加卸荷剪切破坏过程和力学机制是评价、控制上述工程灾害的基础。在岩石结构面剪切试验过程中，如何利用摄像设备清晰和稳定地观测岩石结构面剪切全过程对于深入认识岩石结构面剪切力学特性与变形破坏机制是否重要，也是破解深部工程灾害的核心技术问题。
43.鉴于此，本实用新型提供一种岩石剪切观测设备，所述延伸剪切观测设置中用于放置摄像机的观测台能够调节至摄像机始终与两个所述容纳槽对应，能够使得操作人员清晰地观测岩石结构面剪切全过程，图1至图2为本实用新型提供的岩石剪切观测设备一实施例。
44.请参照图1和图2，所述岩石剪切观测设备100包括安装座1、剪切结构2、观测架3和摄像机4；所述剪切结构2安装于所述安装座1，所述剪切结构2包括沿上下向相对的两个活动座21，两个所述活动座21相对的侧面凹设有容纳槽211，两个所述容纳槽211均用以供岩石块a容设，且两个所述容纳槽211均朝向前贯穿对应的所述活动座21，位于下侧的所述活动座21可沿左右向活动地安装于所述安装座1，位于上侧的所述活动座21可沿上下向活动，用以剪切岩石块a；所述观测架3可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座21的前侧面，所述观测架3包括观测台34，所述观测台34可沿左右向以及上下向活动，以能够调节至与所述容纳槽211对应；所述摄像机4安装于所述观测台34。
45.本实用新型的技术方案中，岩石块a放置在两个所述容纳槽211中，位于上侧的所述活动座21可沿上向活动，以在向下活动时挤压岩石块a，对岩石块a施加法向载荷；位于下侧的所述活动座21可沿左右向活动，以在活动时使得两个所述容纳槽211错动，对岩石块a施加切向载荷；所述观测架3可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座21的前侧面，且所述观测台34可沿左右向以及上下向活动，以能够调整至所述摄像机4始终与所述容纳槽211对应，且所述摄像机4与位于下侧的所述活动座21随动，从而所述摄像机4能够拍摄记录岩石块a的结构面剪切全过程，方便操作人员清晰地观测和信息收集。
46.需要说明的是，不限制两个所述容纳槽211中放置的岩石块a的种类和高度，所述摄像机4也可以对应观测岩石块a的某一部分，因此设置所述观测台34能够沿上下向活动，并且可沿左右向活动，以能够调整所述摄像机4始终对应两个所述容纳槽211，或者对应两个所述容纳槽211中容设的岩石块a的观测位置，如此，提高通用性。
47.具体地，在本实施例中，参照图2，所述观测架3包括座体31、固定杆32和转动杆33，所述座体31可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座21；所述固定杆32的一端固定连接于所述座体31；所述转动杆33的一端连接于所述固定杆32的另一端，且所述转动杆33和所述固定杆32的角度可调节设置；所述观测台34安装于所述转动杆33的另一端，且所述观测台34所在的平面与所述转动杆33的角度可调节设置，以使得所述观测台34的上端面沿水平向延伸。如此，操作所述转动杆33的另一端向上转动，以使得所述观测台34能够向上以及向左活动，操作所述转动杆33的另一端向下转动，以使得所述观测台34能够向下以及向右活动，如此，操作简单，容易调节，并且在本实用新型中，不限制所述转动杆33和所述观测台34调整的角度，在本实施例中为微调，具体每次调整所述转动杆33转动的角度为a≤5
°
。
48.更具体地，所述转动杆33可转动，并且可以停滞于与所述固定杆32呈任意角度，在本实施例中，参照图2，所述固定杆32的一端贯设有沿前后向延伸的固定孔321，所述转动杆33对应所述固定孔321设有第一通孔；所述观测架3还包括第一螺栓和第一螺母，所述第一螺栓依次穿过所述固定孔321和第一通孔，所述第一螺母螺接于所述第一螺栓伸出于所述第一通孔的部分。如此，通过所述第一螺栓的螺帽和所述第一螺母之间夹紧所述固定杆32和所述转动杆33，从而使得所述转动杆33固定于所述固定杆32，同理可以通过拧松所述第一螺母，增大所述第一螺栓的螺帽和所述第一螺母之间的间隙，从而所述转动杆33可以转动；如此，结构坚固简单，方便操作。
49.为了使得所述观测台34可转动，在本实施例中，所述观测台34的下表面设有铰接座341，所述铰接座341包括沿前后向相对设置的两个连接块3411，两个所述连接块3411相对的侧面均贯设有连接孔3412；所述转动杆33设于两个所述连接块3411之间，所述转动杆33的表面对应所述连接孔3412贯设有第二通孔；所述观测架3还包括第二螺栓和第二螺母，所述第二螺栓依次其中一个所述连接孔3412、所述第二通孔和另一个所述连接孔3412，所述第二螺母螺接于所述第二螺栓伸出于对应的所述连接孔3412的部分。如此，所述第二螺栓的螺柱和所述第二螺母螺接，以挤压两个所述连接块3411，使得两个所述连接块3411夹持所述转动杆33，从而将所述观测台34固定于所述转动杆33；同理在所述第二螺母远离所述第二螺栓活动时，两个所述连接块3411解除对所述转动杆33的夹持，能够转动所述观测台34，如此，结构简单，容易制作。
50.需要说明的是，两个所述连接块3411可以是厚度较小的金属块，所述金属块可弹性形变设置，也可以是塑料块，以方便两个所述连接块3411可被所述第二螺栓的螺帽和所述第二螺母挤压相互靠近；两个所述连接块3411可以在所述第二螺母被拧松远离所述第二螺栓时，两个所述连接块3411可反弹恢复原状。且通过螺栓与螺母的螺接，使得两个铰接的部件之间固定或者解除固定为本领域的常用技术手段，在此不做限制。
51.此外，所述转动杆33设于两个所述连接块3411之间的端部的端面呈弧形设置，或者与所述观测台34的下表面呈上下向间隔设置，且所述端面的弧形沿左右向延伸，以保证所述观测台34可以沿左右向转动，以使得调整所述转动杆33之后，再将调整所述观测台34转动，使得所述观测台34呈水平向延伸，以能够稳定放置摄像机4。
52.在本实施例中，位于下侧的所述活动座21包括座本体和磁吸块，座本体安装至所述安装座1，所述磁吸块连接于所述磁吸块的前侧面；所述座体31包括磁力表座，所述磁力表座可与所述磁吸块磁吸配合，以使得所述观测架3与所述磁吸块可拆卸地连接；如此，操作简单，连接稳定。
53.在另一实施例中，位于下侧的所述活动座21可以设置成磁吸材料，从而可以将所述磁力表座安装于位于下侧的所述活动座21的任意位置处，提高通用性。
54.在本实施例中，参照图2，所述岩石剪切观测设备100还包括照明结构5，所述照明结构5设于观测台34上、且位于所述摄像机4的前侧，从而所述照明结构5能够给所述摄像机4提供充足的明亮的光线，使得能够观测到更加清晰的岩石块a的结构面的图像，提升观测质量。
55.具体地，所述照明结构5包括安装面板51和多个照明灯52，所述安装面板51沿上下向延伸，所述安装面板51固定安装于所述观测台34的上端面、并位于所述摄像机4的前侧；
多个所述照明灯52安装于所述安装面板51朝向所述摄像机4的侧面，且多个所述照明灯52呈矩阵分布。从而多个所述照明灯52同时朝向所述摄像机4发射光线，以达到无影灯的效果，如此，使得所述照明结构5能够照亮岩石块a的整个结构面，保证观测清晰。
56.为了将所述摄像机4安装于所述观测台34，在本实施例中，所述观测台34的上端面设有沿左右向分布的两个限位块342；所述摄像机4卡设于两个所述限位块342之间；从而将所述摄像机4可拆卸地安装于所述观测台34，并且还能够限制所述摄像机4朝左右向移动，避免出现摄像不稳定地情况，提高稳定性。
57.在本实施例中，参照图1，位于下侧的所述活动座21包括沿上下向依次设置的第一活动部212和第二活动部213，所述第二活动部213设有所述容纳槽211，位于上侧的所述活动座21的下端面与所述第二活动部213的上端面相对设置，且其左侧面与所述第一活动部212相对设置；所述岩石剪切观测设备100还包括两个第一变形传感器61和第二变形传感器62，两个所述第一变形传感器61沿上下向延伸、并分布于所述容纳槽211的两侧，各所述第一变形传感器61的两端分别连接第二活动部213和位于上侧的所述活动座21；所述第二变形传感器62沿左右向延伸，且其两端分别连接所述第一活动部212和位于上侧的所述活动座21。例如，在位于下侧的所述活动座21朝向右活动，且位于上侧的所述活动座21朝向下活动时，所述第二变形传感器62被拉伸，且各所述第二变形传感器62右端向下倾斜，两个所述第二变形传感器62均被压缩，且其上端朝向右倾斜，如此能够通过所述第二变形传感器62和两个所述第一变形传感器61测出两个所述容纳槽211之间的位移量，以方便收集数据，利于实验分析。
58.具体地，在本实施例中，参照图1，所述岩石剪切观测设备100还包括两个液压缸7，两个所述液压缸7均安装于所述安装座1，且两个所述液压缸7分别用于驱动位于上侧的所述活动座21沿上下向活动，以及驱动位于下侧的所述活动座21沿左右向活动。如此，能够保证对岩石块a的剪切实验的正常进行。
59.需要说明的是，本实用新型不限制两个所述液压缸7的类型，在本实施例中，两个所述液压缸7均设置为油缸。
60.此外，请继续参照图1，为了检测岩石块a所受到的法向载荷和切向载荷，位于上侧的所述活动座21的上端面设有法向载荷传感器81，对应的所述液压缸7的驱动端驱动连接于所述法向载荷传感器81，所述法向载荷传感器81用于检测位于上侧的所述活动座21所受到的驱动力；同理位于下侧的所述活动座21的左侧面设有切向载荷传感器82，所述切向载荷传感器82用于检测对应的所述液压缸7对位于下侧的所述活动座21所施加的压力。
61.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种岩石剪切观测设备，其特征在于，包括：安装座；剪切结构，安装于所述安装座，所述剪切结构包括沿上下向相对的两个活动座，两个所述活动座相对的侧面凹设有容纳槽，两个所述容纳槽均用以供岩石块容设，且两个所述容纳槽均朝向前贯穿对应的所述活动座，位于下侧的所述活动座可沿左右向活动地安装于所述安装座，位于上侧的所述活动座可沿上下向活动，用以剪切岩石块；观测架，可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座的前侧面，所述观测架包括观测台，所述观测台可沿左右向以及上下向活动，以能够调节至与所述容纳槽对应；以及，摄像机，安装于所述观测台。2.如权利要求1所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述观测架包括：座体，所述座体可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座；固定杆，所述固定杆的一端固定连接于所述座体；以及，转动杆，所述转动杆的一端连接于所述固定杆的另一端，且所述转动杆和所述固定杆的角度可调节设置；所述观测台安装于所述转动杆的另一端，且所述观测台所在的平面与所述转动杆的角度可调节设置，以使得所述观测台的上端面沿水平向延伸。3.如权利要求2所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述固定杆的一端贯设有沿前后向延伸的固定孔，所述转动杆对应所述固定孔设有第一通孔；所述观测架还包括第一螺栓和第一螺母，所述第一螺栓依次穿过所述固定孔和第一通孔，所述第一螺母螺接于所述第一螺栓伸出于所述第一通孔的部分。4.如权利要求2所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述观测台的下表面设有铰接座，所述铰接座包括沿前后向相对设置的两个连接块，两个所述连接块相对的侧面均贯设有连接孔；所述转动杆设于两个所述连接块之间，所述转动杆的表面对应所述连接孔贯设有第二通孔；所述观测架还包括第二螺栓和第二螺母，所述第二螺栓依次其中一个所述连接孔、所述第二通孔和另一个所述连接孔，所述第二螺母螺接于所述第二螺栓伸出于对应的所述连接孔的部分。5.如权利要求2所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，位于下侧的所述活动座包括座本体和磁吸块，座本体安装至所述安装座，所述磁吸块连接于所述磁吸块的前侧面；所述座体包括磁力表座，所述磁力表座可与所述磁吸块磁吸配合，以使得所述观测架与所述磁吸块可拆卸地连接。6.如权利要求1所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述岩石剪切观测设备还包括照明结构，所述照明结构设于观测台上、且位于所述摄像机的前侧。7.如权利要求6所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述照明结构包括：安装面板，沿上下向延伸，所述安装面板固定安装于所述观测台的上端面、并位于所述摄像机的前侧；以及，多个照明灯，安装于所述安装面板朝向所述摄像机的侧面，且多个所述照明灯呈矩阵分布。
8.如权利要求1所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述观测台的上端面设有沿左右向分布的两个限位块；所述摄像机卡设于两个所述限位块之间。9.如权利要求1所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，位于下侧的所述活动座包括沿上下向依次设置的第一活动部和第二活动部，所述第二活动部设有所述容纳槽，位于上侧的所述活动座的下端面与所述第二活动部的上端面相对设置，且其左侧面与所述第一活动部相对设置；所述岩石剪切观测设备还包括：两个第一变形传感器，沿上下向延伸、并分布于所述容纳槽的两侧，各所述第一变形传感器的两端分别连接第二活动部和位于上侧的所述活动座；以及，第二变形传感器，沿左右向延伸，且其两端分别连接所述第一活动部和位于上侧的所述活动座。10.如权利要求1所述的岩石剪切观测设备，其特征在于，所述岩石剪切观测设备还包括两个液压缸，两个所述液压缸均安装于所述安装座，且两个所述液压缸分别用于驱动位于上侧的所述活动座沿上下向活动，以及驱动位于下侧的所述活动座沿左右向活动。

技术总结
本实用新型公开一种岩石剪切观测设备包括安装座、剪切结构、观测架和摄像机，所述剪切结构安装于所述安装座，所述剪切结构包括沿上下向相对的两个活动座，两个所述活动座相对的侧面凹设有容纳槽，两个所述容纳槽均用以供岩石块容设，且两个所述容纳槽均朝向前贯穿对应的所述活动座，位于下侧的所述活动座可沿左右向活动地安装于所述安装座，位于上侧的所述活动座可沿上下向活动，用以剪切岩石块；所述观测架可拆卸地安装于位于下侧的所述活动座的前侧面，所述观测架包括观测台，所述观测台可沿左右向以及上下向活动，以能够调节至与所述容纳槽对应；所述摄像机安装于所述观测台。本实用新型旨在解决如何清晰地观测岩石结构面剪切全过程的问题。剪切全过程的问题。剪切全过程的问题。


技术研发人员：陈涛 李晨浩 闫生存 王兆明 袁超义 郑虹 熊先涛 江权
受保护的技术使用者：四川华能泸定水电有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/9/1