[實用新型]巖石裂隙滲流試驗的滲壓和剪應力加載裝置

無效

• 申請號: 01273450.0
• 申請日: 2001-12-19
• 公開（公告）號: CN2510853Y
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發明（設計）人: 陳從新;劉才華;付少蘭;劉小巍
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/12
• 代理公司: 武漢科宏專利事務所
• 代理人: 黃慶芳

???????????????????????技術領域

本實用新型涉及巖土力學試驗領域中巖石裂隙滲流與正應力、剪應力耦合特性試驗裝置。可用來檢測和研究巖石裂隙滲流特性。

???????????????????????背景技術

大量巖土工程問題需要了解巖體裂隙的滲流特性。巖體裂隙在實際狀態下，是受其面上的正應力、剪應力聯合作用的，它的滲流特性受正應力、剪應力的綜合影響。目前人們對不考慮應力作用和只考慮正應力作用的巖體裂隙滲流特性了解較充分，而對剪應力對巖體裂隙滲流特性的影響了解不多。原因在于按傳統思路，巖體裂隙受正應力、剪應力作用下的滲流試驗，因為水的密封非常困難而難以實現。

本實用新型的目的就是為了解決上述問題而開發出一套巖體裂隙滲流試驗裝置。該裝置裂隙在變形過程中，水流通過時，不發生滲漏，可以實現巖體裂隙在各種正應力、剪應力組合作用下滲流試驗；可以對裂隙垂直應力變形、剪切應力變形，進行準確測量；可以對裂隙沿途的水壓及通過裂隙的流量進行準確測量。

????????????????????????發明內容

為了達到上述目的，本實用新型由垂直應力加載系統、剪應力加載系統、滲壓加載系統、減摩滾軸、有中心孔試件、滲流測試系統、變形測試系統組成。其特征在于有中心孔試件由上下兩塊圓柱巖面疊合組成，疊合面即是巖石裂隙，為模擬不同粗糙度巖石裂隙，用不同級配的標準石英砂與環氧樹脂攪合，粘貼在大理石疊合面壁面上，為了解決裂隙受正應力和剪應力發生變形過程中水通過裂隙的密封問題，采用在上試件塊中心開中心孔，作為入水口，滲壓加載由水箱經水管通過上試件中心孔進入裂隙面中心，水流由裂隙面中心向四周流出形成輻射流，從四周流出的水流入量水器。因此密封問題只需解決中心孔入水口的密封即可，避開了解決裂隙變形過程中的裂隙面的密封問題。剪應力的加載，采用在上、下試件塊緊貼裂隙面處套鋼箍，由兩鋼箍上各引出一對拉桿，把剪應力千斤頂支在上、下兩拉桿之間，下試件塊底面與反力支座之間放滾軸，通過套在上下試件上的鋼箍和拉桿對裂隙面施加剪應力，當千斤頂加力時，底面與反力支座的摩擦力為零，下試件塊相對上試件剪動來施加裂隙面的剪應力，由于鋼箍緊貼裂隙面，也保證了施加的剪應力不會在裂隙面上產生彎矩，保證裂隙面上應力分布均勻，同時減少了一個剪應力加載支架，使結構簡單。

???????????????????????附圖說明

本實用新型附圖是巖石裂隙滲流試驗裝置結構圖

???????????????????????具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細說明。如圖所示：反力支座1、傳壓板2、垂直應力千斤頂3、上試件塊4、鋼箍5、裂隙面6、拉桿7、剪應力千斤頂8、下試件塊9、滾軸10、水箱11、上試件中心孔12、量水器13、百分表14、測液壓小孔15。用垂直應力千斤頂3通過傳壓板2與上試件塊4對裂隙面6施加正應力，正應力由測量裂隙的面積，選取千斤頂的出力計算求出。用剪應力千斤頂8通過上下拉桿7及鋼箍5對裂隙施加剪應力，剪應力的測量方法與正應力的相同。由于下試件塊與反力支座1之間有滾軸10，摩擦力可以不計，千斤頂的力全部加在裂隙面上。滲壓加載由水箱11經水管通過上試件塊中心孔12進入裂隙面中心，以輻射流的形式，沿裂隙四周流出，進入圓形水槽，流入量水器13，剪切過程中，下試件塊移動，上試件塊固定，水的密封只需解決水路與中心孔入口的連接問題。在上試件塊中心孔四周距中心孔2cm處對稱開4個小孔，測量入口處的水壓，水的流量在水流穩定后，測量水的流出量與時間計算出流量。用6個百分表和千分表測量裂隙變形。通過對不同正應力、不同剪應力、及不同水壓下試驗，即可了解巖石裂隙、正應力、剪應力與滲流的耦合規律。

本實用新型的優點是：結構簡單、操作簡便；由套在上下試塊緊貼裂隙面的鋼箍施加，即減輕結構，又保證裂隙面上產生剪應力，不產生彎矩，實現理想的應力狀態；滲壓施加方法簡單，水路中沒有復雜的滲漏問題。