CN102735555B - 岩石结构面剪切试验方法及其实施装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩石结构面剪切试验方法及其实施装置，内容主要包括：将岩石样品试块上下两部分通过填充分别固定在口面相对的上下两开口剪切盒内，且使上下两剪切盒的口面保持一定的间距，以使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间；对上下剪切盒体实施一对方向相反的剪切载荷，通过剪切盒内的填充物作用于岩石样品试块上，进而作用于岩石样品试块结构面上，从而获得岩石样品试块结构面的抗剪强度参数。采用本发明对岩石结构面进行剪切试验，可以有效避免岩石样品试块在搬动过程中试块结构面破坏，进而导致试验失败，完全消除了现有技术中水泥对试块测试的影响，可获得岩石结构面的真实抗剪强度参数。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及岩石力学性能试验测试技术领域，特别是涉及岩石结构面剪切试验方法和装置。
背景技术
岩石是工程建设中涉及到的重要环境地质和非常重要的工程材料，为了保证工程质量和工程安全，在工程施工中必须要弄清楚岩石的各种强度，特别是抗剪切强度。岩石结构面是岩石抗剪切的一个薄弱面，抗剪切强度通常非常低，稍有扰动，则易造成沿该结构面发生破坏，故现场取样后，无法将包含有结构面的岩石加工成可以进行直接剪切的规则试件，实践中通常采用水泥把包含结构面的岩石浇筑成规则的试件，然后再沿结构面方向进行剪切试验。但由于结构面自身强度低，在试件浇筑过程中或浇筑后剪切前的搬运过程中，易造成结构面破坏，从而导致试验失败。另外，用水泥把包含结构面的岩石浇筑成规则的试件，由于水泥对测量结构面的剪切变形及抗剪强度有很大的影响，测量结果须剔除水泥的影响，而水泥的影响又很难准确的测定，因此使得岩石结构面的试验测量过程复杂，测量结果准确性差，可靠性低，无法获得岩石结构面的真实抗剪强度参数。这一问题长期困扰岩石结构面的剪切试验。
发明内容
针对岩石结构面剪切试验的技术现状，本发明的目的旨在提供一种新的岩石结构面剪切试验方法及其实施装置，以获得岩石结构面的真实抗剪强度参数。
本发明的上述目的可通过下述技术方案的岩石结构面剪切试验方法来实现：
（1）先将岩石样品试块上端部分置入上开口剪切盒注入混凝土，待混凝土固化后将该端向上竖起，再将岩石样品试块的下端部分置入下开口剪切盒，且在上下两开口剪切盒的口面之间放置设计高度的垫块，使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间，用联接螺栓插入上下两开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上的联接耳联接孔内，将上下两开口剪切盒联接成一体，然后由下开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上的混凝土浇注口注入混凝土进行固定；
（2）岩石样品试块在上下开口剪切盒内固化后，放置在剪切试验台上，拆开上下开口剪切盒联接螺栓，取出垫块；
（3）对上下开口剪切盒体实施一对作用线一致方向相对的加压载荷，在加压载荷存在的情况下，对上下剪切盒体实施一对方向相反的剪切载荷，通过剪切盒内的混凝土填充物作用于岩石样品试块上，进而作用于岩石样品试块结构面上，从而获得岩石样品试块结构面的抗剪强度参数。
在上述技术方案中，岩石样品试块上下两部块体最好通过填充混凝土固定在口面相对的上下两开口剪切盒内，剪切盒注入混凝土之前最好对盒体内壁进行防止混凝土与盒体粘结的处理。
实施以上所述岩石结构面剪切试验方法的装置，其结构主要由与岩石样品试块上下两部分相匹配的上下两开口剪切盒组成，剪切盒内填充将岩石样品试块固定在剪切盒内的填充物，上下两开口剪切盒的口面放置有设计高度的垫块，以使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间，上下两开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上设计有的联接耳，联接耳上设计有联接螺栓从中插入的联接孔，上下两开口剪切盒通过联接螺栓可拆装地组装在一起，所述上下两开口剪切盒均为可拆装组合结构，至少由两部分盒体通过联接组件组成一体，且施加剪切力一方的盒体面为整体盒体面。
在上述岩石结构面剪切试验装置中，上下两开口剪切盒可以为半开式拆装组合结构，也可为全组合式拆装组合结构，半开式结构或组合式结构的上下两开口剪切盒，用于施加剪切力一方的盒体面为整体盒体面。考虑盒体脱模方便，上下两开口剪切盒优先选择组合式结构，由5块盒体板通过埋头螺栓固定组装在一起，其中施加剪切力一方的盒体板面压接其他方向盒体板端面。进一步的方案，由5块盒体板组装构成的上下两开口剪切盒，施加剪切力一方的盒体板面压接其他方向盒体板端面，上剪切盒的上顶盒体板面或下剪切盒的下底盒体板面压接其他三个方向的盒体板端面，与施加剪切力一方盒体板面相对的一方盒体板面压接其他两个方向的盒体板端面。
上述石结构面剪切试验装置，为了便于注入混凝土，可考虑在下开口剪切盒两个相对的非剪切力施加盒体板上设计混泥土浇注口，但也可不设计混泥土浇注口，从剪切盒的开口直接注入混泥土；为了便于搬动试验装置，可考虑在上开口剪切盒两个相对的非剪切力施加盒体板上设计搬动把手，但也可不设计搬动把手，直接用手把持盒体进行搬动。为了便于通过在上下两开口剪切盒的口面之间设置垫块来把控上下两开口剪切盒的口面距离，使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间，最好在盒体壁上设计将上下两开口剪切盒可拆装组装成一体的联接装置。
本发明的岩石结构面剪切试验方法及其实施和装置，也可适用于建筑墙体结构面的剪切强度试验。
本发明提供的岩石结构面剪切试验方法及其实施装置，创造性地将现有技术中通过采用水泥把包含结构面的岩石浇筑成规则试件，然后再沿结构面方向进行剪切试验，改为采用混泥土将岩石样品试块固定在上下开口剪切盒内，通过上下开口剪切盒对岩石样品试块结构面进行剪切试验，开创了一种新的岩石结构面剪切试验测试方法，填补了现有岩石结构面剪切试验测试的这一空白。本发明的突出特点，不仅考虑了如何解决岩石薄弱结构面在用水泥浇筑制作规则试件过程中和搬运过程中不被损坏的问题，还解决了在剪切过程中，由于水泥强度问题对测试结构面的剪切变形及抗剪强度的影响，使测量更加便捷，测量结果更加可靠，能准确地测试出岩石结构面的真实抗剪强度参数。本发明的完成与公开大大促进了岩石结构面剪切试验技术的进步与发展。
附图说明
附图1是全组合式剪切盒试验装置的主视结构示意图；
附图2是全组合式剪切盒试验装置的后视结构示意图；
附图3是全组合式剪切盒试验装置的俯视结构示意图；
附图4是全组合式剪切盒试验装置的仰视结构示意图；
附图5是图1中Ⅰ-Ⅰ向剖视结构示意图；
附图6是图3中Ⅱ-Ⅱ向剖视结构示意图；
附图7是整体式剪切盒试验装置的主视结构示意图；
附图8是整体式剪切盒试验装置的俯视结构示意图；
附图9是图7中Ⅲ-Ⅲ向剖视结构示意图；
附图10是图8中Ⅳ-Ⅳ向剖视结构示意图
附图11是半开式剪切盒试验装置的主视结构示意图；
附图12是半开式剪切盒试验装置的俯视结构示意图；
附图13是图11中Ⅴ-Ⅴ向剖视结构示意图；
附图14是图12中Ⅵ-Ⅵ向剖视结构示意图。
在上述附图中，各图示标号标识的对象分别为：1-上盒剪盒上顶盒体板；2-上剪切盒左侧盒体板；3-上剪切盒右侧盒体板；4-下盒剪盒下底盒体板；5-下剪切盒左侧盒体板；6-下剪切盒右侧盒体板；7-混泥土浇注口；8-岩石样品试块；9-下剪切盒前侧盒体板；10-上剪切盒前侧盒体板；11-下剪切盒后侧盒体板；12-上剪切盒后侧盒体板；13-垫块；14-水泥砂浆；15-整体式上剪切盒；16-整体式下剪切盒；17-半开式上剪切盒；18-半开式下剪切盒。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，但有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整进行具体实施，是不需付出创造性的劳动，应仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的岩石结构面剪切试验装置，其结构如附图1至附图6所示，由与岩石样品试块8上下两部分相匹配的上下两开口剪切盒组成，所述上下两开口剪切盒均为组合式结构，由5块盒体板通过埋头螺栓固定组装成一体，施加剪切力一方的盒体板面压接其他方向盒体板端面。上剪切盒施加剪切力的盒体板面为后侧盒体板12，下剪切盒施加剪切力的盒体板面为前侧盒体板9。上剪切盒的上顶盒体板1板面压接其他三个方向的盒体板端面，下剪切盒的下底盒体板4板面压接其他三个方向的盒体板端面，上剪切盒前侧盒体板10，即与施加剪切力的后侧盒体板面相对的一方盒体板面，压接其他两个方向的盒体板端面，即左侧盒体板2和右侧盒体板3的端面。下剪切盒后侧盒体板9，即与施加剪切力的前侧盒体板面相对的一方盒体板面，压接其他两个方向的盒体板端面，即左侧盒体板5和右侧盒体板6端面。在下开口剪切盒左右两盒体板5、6上设计混泥土浇注口7，在上开口剪切盒左右两盒体板2、3上设计搬动把手4。上下剪切盒设计将上下两开口剪切盒可拆装组装在一起的联接装置，由上下两开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上设置的联接耳和与联接耳上的联接孔相匹配的联接螺栓构成。
试验过程如下：
1、先将岩石样品试块上端部分置入上开口剪切盒注入混凝土，待混凝土固化后将该端向上竖起，再将岩石样品试块的下端部分置入下开口剪切盒，且在上下两开口剪切盒的口面之间放置设计高度的垫块13，用联接螺栓插入上下两开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上的联接耳联接孔内，将上下两开口剪切盒联接成一体，岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间，然后由下开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上的混凝土浇注口注入混凝土进行固定；
2、岩石样品试块在上下开口剪切盒内固化后，放置在剪切试验台上，拆开上下开口剪切盒联接装置，取出垫块；
3、对上下开口剪切盒体实施一对作用线一致方向相对的加压载荷，在加压载荷存在的情况下，对上下剪切盒体实施一对方向相反的剪切载荷，通过剪切盒内的混凝土填充物作用于岩石样品试块上，进而作用于岩石样品试块结构面上，从而获得岩石样品试块结构面的抗剪强度参数。
Claims (3)
1.一种岩石结构面剪切试验装置，主要由与岩石样品试块上下两部分相匹配的上下两开口剪切盒组成，剪切盒内填充将岩石样品试块固定在剪切盒内的填充物，其特征在于，上下两开口剪切盒的口面放置有设计高度的垫块，以使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间，上下两开口剪切盒左右两侧盒体板外壁面上设计有联接耳，联接耳上设计有联接螺栓从中插入的联接孔，上下两开口剪切盒可拆装组装在一起，所述上下两开口剪切盒均为可拆装组合结构，由5块盒体板通过埋头螺栓固定组装在一体，施加剪切力一方的盒体板面压接其他方向盒体板端面，上盒体板面和下盒体板面分别压接其他三个方向的盒体板端面，与施加剪切力一方盒体板面相对的一方盒体板面压接其他两个方向的盒体板端面。
2.根据权利要求1所述的岩石结构面剪切试验装置，其特征在于在下开口剪切盒两个相对的非剪切力施加盒体板上设计有混泥土浇注口。
3.根据权利要求1或2所述的岩石结构面剪切试验装置，其特征在于在上开口剪切盒两个相对的非剪切力施加盒体板上设计有搬动把手。
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