CN106596291A - 一种岩石剪切力试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及岩石力学技术领域，具体涉及一种岩石剪切力试验装置，包括基座、上剪切盒、下剪切盒、移动支架、测量系统、液压控制系统，所述基座上设有一凸块，凸块上设有第一水平加载系统和在第一水平加载系统上方的第二水平加载系统。本发明岩石剪切力试验装置结构简单，采用上剪切盒和下剪切盒组装式的设计可以方便的进行岩样的粘接和拆卸，连接杆和上剪切盒的设计方式可以保证岩石在水平推力下水平方向的自由变形，通过活动侧壁与第一水平加载系统的配合，使检测样品更稳定，检测结果更精确，对改进和完善岩石在剪切力作用下岩石的本构关系和强度准则，具有重要的理论意义和实际意义。

Description

一种岩石剪切力试验装置
技术领域
本发明涉及岩石力学技术领域，具体涉及一种岩石剪切力试验装置。
背景技术
在压缩条件下岩石的剪断试验，是获得在不同法向压力下岩石峰值抗剪断强度和残余强度的基本方法，也是获取岩石的抗剪强度参数c、的一种重要手段，因此在岩土工程中获得了广泛的应用，并开发了不同的压剪试验设备，包括应用于室内试验的大型直剪仪和应用于现场原位试验的小型便携式直剪仪。
而对于拉伸条件下，岩石的剪断试验，在国内外文献中均鲜有报道，也很少见到能进行岩石剪切力试验的仪器设备，主要原因是岩石的剪切力破坏没有引起人们的足够重视，另外就是进行拉剪试验的设备较为复杂，其中包括岩石试件的粘接、法向剪切力的加载方式、粘接可能对侧向变形的限制、偏心对岩石拉伸强度的影响等，与应用广泛的RMT单轴压缩实验、压剪实验和MTS常规三轴实验相比，岩石的拉剪实验操作起来困难许多。在深埋、高应力地下岩石工程中，隧洞边墙部位，由于开挖卸荷作用法向应力为0，切向应力集中达最大，部分围岩在竖直切应力作用下会产生法向的拉应力，当围岩底部有一定空间时，岩体会在竖向的切应力和法向的拉应力作用下发生拉剪破坏；对于传统的摩尔库伦强度准则，为方便应用一般会简化为线性表达式，即岩石的抗剪强度是法向压应力的线性函数，而法向应力变为拉应力(即应力位于横轴的负半轴)时，通常做法是将正半轴上拟合的直线延伸交与负半轴，作为岩石在拉应力下的强度准则，而这一点是缺乏实验数据支撑的。因此本发明在于一种岩石剪切力测试仪，为完善岩体本构模型、建立相应强度准则提供实验数据。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种岩石剪切力试验装置，为建立精确、完善的岩体力学模型、建立相应的强度准则，提供试验数据。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种岩石剪切力试验装置，包括基座、上剪切盒、下剪切盒、移动支架、测量系统、液压控制系统，所述基座上设有一凸块，凸块上设有第一水平加载系统和在第一水平加载系统上方的第二水平加载系统，所述第一水平加载系统由依次连接的第一水平千斤顶、第一传立柱构件、第一承压板组成，第二水平加载系统分别由依次连接的第二水平千斤顶、第二传立柱构件、第二承压板组成，第一水平千斤顶、第二水平千斤顶分别与凸块的侧壁连接，所述基座的中心还设有与下剪切盒相匹配的凹槽，所述下剪切盒靠近凸块的侧壁为活动侧壁，所述下剪切盒、第一承压板、第一传立柱构件和第一水平千斤顶的中心在同一水平线；
所述移动支架包括支撑柱、移动横梁、移动车和连接杆，所述支撑柱设置在基座上，且顶部与移动横梁连接，移动横梁的底部设有滑轨，所述移动车通过滑轨与移动横梁连接，所述上剪切盒与测量系统连接，上剪切盒的顶部设有“凸”形槽，所述连接杆的一端与移动车的底部连接，连接杆另一端设有与“凸”形槽相匹配的伸缩件，所述上剪切盒、连接杆和移动车的中心在同一竖直线上；
所述液压控制系统分别与第一水平千斤顶、第二水平千斤顶连接。
进一步地，所述活动侧壁与第一承压板连接。
进一步地，所述伸缩件与“凸”形槽的内壁滑动连接。
进一步地，所述测量系统包括水平位移计，所述水平位移计设置在上剪切盒的侧壁上。
进一步地，在测量状态时，上剪切盒、第二承压板、第二传立柱构件、第二水平千斤顶的中心在同一水平线上。
进一步地，其还包括控制装置，所述控制装置分别与液压控制系统、移动支架连接。
本发明的有益效果是：本发明岩石剪切力试验装置结构简单，采用上剪切盒和下剪切盒组装式的设计可以方便的进行岩样的粘接和拆卸，连接杆和上剪切盒的设计方式可以保证岩石在水平推力下水平方向的自由变形，通过活动侧壁与第一水平加载系统的配合，使检测样品更稳定，检测结果更精确，对改进和完善岩石在剪切力作用下岩石的本构关系和强度准则，具有重要的理论意义和实际意义。
附图说明
图1为本发明岩石剪切力试验装置的结构示意图，
图中，1为基座，2为凸块，3为上剪切盒，4为下剪切盒，5为支撑住，6为移动横梁，7为移动车，8为连接杆，9为“凸”形槽，10为活动侧壁，11为第二水平千斤顶，12为第二传力柱机构，13为第二承压板，14为第一水平千斤顶，15为第一传力柱机构，16为第一承压板，17为伸缩件，18为水平位移计，19为滑轨。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种岩石剪切力试验装置，包括基座1、上剪切盒3、下剪切盒4、移动支架、测量系统、液压控制系统，所述基座1上设有一凸块2，凸块2上设有第一水平加载系统和在第一水平加载系统上方的第二水平加载系统，所述第一水平加载系统由依次连接的第一水平千斤顶14、第一传立柱构件15、第一承压板16组成，第二水平加载系统分别由依次连接的第二水平千斤顶11、第二传立柱构件12、第二承压板13组成，第一水平千斤顶14、第二水平千斤顶11分别与凸块2的侧壁连接，所述基座1的中心还设有与下剪切盒4相匹配的凹槽，所述下剪切盒4靠近凸块2的侧壁为活动侧壁10，所述下剪切盒4、第一承压板16、第一传立柱构件15和第一水平千斤顶14的中心在同一水平线；
所述移动支架包括支撑柱5、移动横梁6、移动车7和连接8杆，所述支撑柱5设置在基座1上，且顶部与移动横梁6连接，移动横梁6的底部设有滑轨19，所述移动车7通过滑轨19与移动横梁6连接，所述上剪切盒3与测量系统连接，上剪切盒3的顶部设有“凸”形槽9，所述连接杆8的一端与移动车7的底部连接，连接杆8另一端设有与“凸”形槽9相匹配的伸缩件17，所述上剪切盒3、连接杆8和移动车7的中心在同一竖直线上；
所述液压控制系统分别与第一水平千斤顶14、第二水平千斤顶11连接。
具体地，所述活动侧壁10与第一承压板16连接。
具体地，所述伸缩件17与“凸”形槽9的内壁滑动连接。
具体地，所述测量系统包括水平位移计18，所述水平位移计18设置在上剪切盒3的侧壁上。
具体地，在测量状态时，上剪切盒3、第二承压板13、第二传立柱构件12、第二水平千斤顶11的中心在同一水平线上。
具体地，其还包括控制装置，所述控制装置分别与液压控制系统、移动支架连接。
使用时，将标准岩石样品粘贴在下剪切盒4中，控制第一水平加载系统推动活动侧壁10将标准岩石样品稳固在下剪切盒4中，然后将上剪切盒3移动至标准岩石样品，并将标准岩石样品的外表面与上剪切盒3的内壁粘结，保证下剪切盒4、第一承压板16、第一传立柱构件15和第一水平千斤顶14的中心在同一水平线，上剪切盒3、第二承压板13、第二传立柱构件12、第二水平千斤顶11的中心在同一水平线上，控制第二加载系统工作，直至标准岩石样品破坏，得到标准岩石样品破坏峰值前的剪切力数据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种岩石剪切力试验装置，其特征在于，包括基座、上剪切盒、下剪切盒、移动支架、测量系统、液压控制系统，所述基座上设有一凸块，凸块上设有第一水平加载系统和在第一水平加载系统上方的第二水平加载系统，所述第一水平加载系统由依次连接的第一水平千斤顶、第一传立柱构件、第一承压板组成，第二水平加载系统分别由依次连接的第二水平千斤顶、第二传立柱构件、第二承压板组成，第一水平千斤顶、第二水平千斤顶分别与凸块的侧壁连接，所述基座的中心还设有与下剪切盒相匹配的凹槽，所述下剪切盒靠近凸块的侧壁为活动侧壁，所述下剪切盒、第一承压板、第一传立柱构件和第一水平千斤顶的中心在同一水平线；
所述移动支架包括支撑柱、移动横梁、移动车和连接杆，所述支撑柱设置在基座上，且顶部与移动横梁连接，移动横梁的底部设有滑轨，所述移动车通过滑轨与移动横梁连接，所述上剪切盒与测量系统连接，上剪切盒的顶部设有“凸”形槽，所述连接杆的一端与移动车的底部连接，连接杆另一端设有与“凸”形槽相匹配的伸缩件，所述上剪切盒、连接杆和移动车的中心在同一竖直线上；
所述液压控制系统分别与第一水平千斤顶、第二水平千斤顶连接。
2.根据权利要求1所述的一种岩石剪切力试验装置，其特征在于，所述活动侧壁与第一承压板连接。
3.根据权利要求1所述的一种岩石剪切力试验装置，其特征在于，所述伸缩件与“凸”形槽的内壁滑动连接。
4.根据权利要求1所述的一种岩石剪切力试验装置，其特征在于，所述测量系统包括水平位移计，所述水平位移计设置在上剪切盒的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种岩石剪切力试验装置，其特征在于，在测量状态时，上剪切盒、第二承压板、第二传立柱构件、第二水平千斤顶的中心在同一水平线上。
6.根据权利要求1所述的一种岩石剪切力试验装置，其特征在于，其还包括控制装置，所述控制装置分别与液压控制系统、移动支架连接。
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