[發明專利]一種弱面直剪試驗方法以及用于該方法的調距裝置

有效

• 申請號: 201510462596.1
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN105092390A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 吳瓊;姜耀飛;易賢龍;劉超遠;方堃
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

技術領域

本發明涉及一種弱面直剪試驗方法以及用于該方法的調距裝置，屬于巖土工程的技術領域。

背景技術

巖體結構面是指地質歷史發展過程中，在巖體內部形成的具有一定延伸方向和長度，厚度相對較小的地質界面或帶，包括層理、節理面、不整合面等。由于結構面的存在，極大地破壞了巖體的連續性和完整性，削弱了工程巖體的力學性質及其穩定性。因而，對巖體結構面的有關性質的研究意義非凡。

巖體結構面的抗剪強度參數是工程巖體穩定性分析和加固治理方案設計的重要指標，一般通過試驗得到結構面的抗剪強度指標，其中小型剪力儀——巖石弱面直剪儀是常用的儀器，由于其便捷性以及操作的簡易性，可用于野外現場和室內試驗，同時能滿足一定的精度要求，且造價低廉，因此在大多情況下，在現有的試驗儀器中仍是直剪試驗的首選，然而，使用此直剪儀進行弱面直剪試驗依然存在下列不足之處：

(1)無論是天然的結構面還是人工制作的規則的具有一定起伏形態的結構面，由于表面的起伏，在試驗的過程中會有爬坡的過程，此過程會造成通過液壓千斤頂施加的法向力不穩定，在通常情況下會造成法向力的增大。

(2)在直剪試驗中一般使用液壓千斤頂施加法向力，若法向力減小，直接再次加壓即可，但是若法向力增大，在試驗過程中很難得到良好的解決。

(3)在試驗的過程中，由于存在高法向應力和高切向應力，當由于爬坡而造成法向力超過設定值時，若強行對施加法向力的千斤頂減壓，可能會造成減壓過快或過大而達不到試驗的要求精度，并且最致命的是，由于法向力減小的過快或者過大而造成在高切向應力下試樣的非正常破壞，從而會導致試驗的失敗。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中弱面直剪儀存在的法向力不穩定、不易精確控制，從而造成試驗結果不可靠的缺陷，而提供了一種弱面直剪試驗方法以及用于該方法的調距裝置，該試驗方法試驗成功率高、樣品損壞率小，調距裝置原理明確，操作簡單，價格低廉，使用效果好，能夠微調法向力而使其穩定，便于試驗研究及工程應用。

實現本發明所采用的技術方案為，一種弱面直剪試驗方法，包括如下步驟：

(1)將天然結構面試樣或者人工制作的結構面試樣放入直剪儀的下剪切盒內，安裝固定上剪切盒和剪切力加壓千斤頂；

(2)在上剪切盒上安裝具有粗調和細調功能并且帶刻度的調距裝置，將法向力加壓千斤頂安裝于調距裝置上方；

(3)法向力加壓千斤頂動作，按照設計應力施加第一級法向應力，通過壓力表讀取施加法向力的大小，當到達設計法向力時停止加壓；

(4)剪切力加壓千斤頂動作施加剪切力載荷，施加剪切力載荷過程中通過壓力表讀取結構面試樣實際承受法向力的大小，當法向力與設計法向力之間出現壓力差時剪切力加壓千斤頂停動，通過調距裝置調節上剪切盒與法向力加壓千斤頂的間距，調節至法向力等于設計法向力，剪切力加壓千斤頂繼續動作施壓；

(5)施加剪切力載荷過程中重復步驟(4)至第一級法向應力的試驗結束；

(6)第一級法向應力的試驗結束后依次卸除剪切力載荷和法向力載荷，隨后施加第二級法向應力，剩余級數法向應力的試驗依此類推。

步驟(4)中通過調距裝置調節上剪切盒與法向力加壓千斤頂的間距的具體內容為，當壓力差大于0.05MPa時，首先通過旋轉調距裝置的粗調旋鈕調節上剪切盒與法向力加壓千斤頂的間距，使得壓力差緩慢減小至0.05MPa，隨后旋轉調距裝置的細調旋鈕細調上剪切盒與法向力加壓千斤頂的間距，調節至法向力等于設計法向力；當壓力差不大于0.05MPa時，直接旋轉調距裝置的細調旋鈕細調上剪切盒與法向力加壓千斤頂的間距，調節至法向力等于設計法向力。

進行各級法向應力的試驗前將調距裝置的刻度調零。