[發明專利]一種用于巖體結構面性能測試的試驗系統及試驗方法

有效

• 申請號: 201410078860.7
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103792133A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 祁生文;鄭博文;伍法權;黃曉林;詹志發;鄒宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

1.一種用于巖體結構面性能測試的試驗系統，其特征在于，包括主框架，豎向加載裝置、剪切盒、水平加載裝置、液壓控制裝置（27）和數字控制裝置（28）；

所述主框架包括加載框架（1）和基座（26），所述加載框架（1）通過螺栓連接方式固定于所述基座（26）之上，基座（26）固定于地面之上；所述加載框架（1）設有豎向導槽（14）和水平導槽（16），導槽設有滾軸（15）；

所述剪切盒包括上剪切盒（17）和下剪切盒（18），巖體試件（19）安置于上剪切盒（17）與下剪切盒（18）圍成的空間之中，且所述下剪切盒（18）與所述水平導槽（16）內的所述滾軸（15）滾動連接；

所述豎向加載裝置包括圓柱形液壓伺服油缸（3）、U形壓力板（7）、高強度彈簧（8），所述液壓伺服油缸（3）的固定部通過固定墊板（2）和螺栓連接方式固定于加載框架（1），其動作部通過所述U形壓力板（7）連接所述上剪切盒（17）；所述U形壓力板（7）的兩個豎臂與所述豎向導槽（14）內的所述（15）滾動連接；還包括與所述加載框架（1）固定連接的剛性定位板（10），所述高強度彈簧（8）可拆卸設于所述U形壓力板（7）和所述剛性定位板（10）之間；所述豎向加載裝置還包括豎向壓力傳感器（4），用于實時采集巖體結構面的法向壓力值；

所述水平加載裝置包括第一液壓伺服作動器（21）和第二液壓伺服作動器（22），均用于提供作用于所述下剪切盒（18）的動態剪切荷載，所述第一液壓伺服作動器（21）和所述第二液壓伺服作動器（22）均通過反力后座（20）和螺栓連接方式固定于基座（26）；還包括用于實時采集巖體結構面剪切位移值的水平位移傳感器（25）；

所述數字控制裝置（28）通過液壓控制裝置（27）控制所述豎向加載裝置和所述水平加載裝置進行動作，并處理由所述壓力傳感器和位移傳感器采集的壓力值和位移值，獲得試驗所需的應力參數和位移參數，存儲數據。

2.如權利要求1所述的試驗系統，其特征在于，所述液壓伺服油缸（3）的動作部通過豎向承壓墊塊（5）與所述U形壓力板（7）連接，所述豎向壓力傳感器（4）安裝于所述液壓伺服油缸（3）和所述豎向承壓墊塊（5）之間。

3.如權利要求1所述的試驗系統，其特征在于，所述U形壓力板（7）的兩個豎臂嵌入所述豎向導槽（14）內部與所述滾軸（15）滾動連接。

4.如權利要求1所述的試驗系統，其特征在于，所述高強度彈簧（8）固定于所述U形壓力板（7）上，所述剛性定位板（10）上設置有與螺栓裝置（9）相配合的螺栓孔，所述螺栓孔的直徑大于所述高強度彈簧（8）的最大直徑；所述高強度彈簧（8）的上端部置于所述螺栓孔內，且所述螺栓裝置（9）置于所述高強度彈簧（8）的正上端。

5.如權利要求1至4任一項所述的試驗系統，其特征在于，所述剛性定位板（10）通過兩個槽型裝置（11）水平固定于所述加載框架（1）的兩個內側壁；所述剛性定位板（10）中部設圓孔，且所述液壓伺服油缸（3）的直徑小于圓孔直徑以便于其從圓孔中穿過。

6.如權利要求1所述的試驗系統，其特征在于，所述U形壓力板（7）上部并所述高強度彈簧（8）裝置外側安裝四個豎向位移傳感器（12），所述豎向位移傳感器（12）通過桿件裝置（13）和螺栓連接方式固定于所述槽型裝置（11），實時采集巖體結構面法向位移值。

7.如權利要求1至4任一項所述的試驗系統，其特征在于，所述第一液壓伺服作動器（21）和所述第二液壓伺服作動器（22）對稱分布于巖體試件（19）的兩側；當所述第一液壓伺服作動器（21）施加推力時，所述第二液壓伺服作動器（22）同時施加等值拉力。

8.如權利要求7所述的試驗系統，其特征在于，所述第一液壓伺服作動器（21）和所述第二液壓伺服作動器（22）的動作端部分別與所述下剪切盒（18）之間安裝水平承壓墊塊（24）；所述兩個水平承壓墊塊（24）分別與所述下剪切盒（18）兩個側壁通過螺栓連接方式固定，該固定連接方式確保所述下剪切盒（18）僅發生沿所述第一液壓伺服作動器（21）和所述第二液壓伺服作動器（22）施力方向的水平運動。