[發明專利]一種實現干濕循環和動力擾動的軟巖剪切流變儀

在審

• 申請號: 201710018801.4
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106771079A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 胡斌;姚遠;姚文敏;王璐;李瑤;陳曉龍;李立辰;和大釗
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 曹雄,郝明琴

技術領域

本發明涉及一種軟巖剪切流變儀，尤其涉及一種實現干濕循環和動力擾動的軟巖剪切流變儀。

背景技術

巖土體的流變性質即指其隨時間變化的變形性質，主要包括蠕變、松弛及彈性后效，巖土體的流變性質是在進行重大工程設計與穩定性分析時必須要考慮的重要因素。作為自然界最活躍的因素之一，水對于巖土體變形、強度性質有極大的影響，主要包括軟化、沖刷、化學腐蝕、動水壓力等；此外，在水利、交通、礦山等領域的施工中，爆破是進行坡形改造、地基處理、礦石開采等工作的必要程序，因此，對于這些工程邊坡長期穩定性的分析，降雨和爆破振動的反復作用對巖土體流變特性的影響不可忽視。

常規剪切流變的基本步驟包括試樣取樣與加工、法向壓力施加、逐級施加剪應力(每一級變形穩定之后施加下一級剪應力)直至試樣破壞。巖土體流變性質的研究方法主要包括現場原位流變試驗與室內試驗，相對于現場試驗，室內試驗具有經濟易行、數據采集與處理方便、試驗條件可控性強等優點，因此室內試驗現已成為研究巖土體流變性質的主要手段，但對于軟巖而言，傳統的室內巖石流變剪切試驗儀器由于加載儀器的原因，軟巖試樣的尺寸相對較小，對于反應巖土體的性質不是很精確。

目前，對于動力擾動下巖土體流變性質的研究主要采用三軸卸荷流變試驗的方式，對于降雨影響下巖土體流變性質的研究主要采用先對試樣進行干濕循環處理再進行流變試驗的方式，但這些模擬方式顯然與實際中降雨與爆破的作用方式不符。此外，目前的剪切流變試驗裝置中，試樣變形多采用千分尺或在試樣表面貼應變片的方式測定，但是這些測定方式主觀因素太大，如千分尺或應變片的位置、變形量大小等，且在添加動力擾動時采用自動計數方式會存在很大的誤差。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種可模擬多種爆破的頻率與強度，并能在流變試驗過程中對試樣進行干濕循環，適用于降雨和動力擾動反復作用下各類大尺寸軟巖流變性質研究的實現干濕循環和動力擾動的軟巖剪切流變儀。

本發明的實施例提供一種實現干濕循環和動力擾動的軟巖剪切流變儀，所述平臺的中間設有預定軌道和剪切流變單元，所述預定軌道包括一長邊，所述剪切流變單元沿預定軌道的長邊方向滑動，所述剪切流變單元連接動力擾動單元、切向加壓系統、位移量測系統和拉壓力測量系統，所述動力擾動單元和切向加壓系統協同調整剪切流變單元的剪切力，所述位移測量系統與拉壓力測量系統分別測量剪切流變單元的位移和拉壓力的變化，所述剪切流變單元的上部設有干濕循環單元，所述干濕循環單元實現剪切流變單元的干濕循環，所述剪切流變單元通過法向加壓系統在所述剪切流變單元的法向上預設應力。

進一步，所述剪切流變單元包括上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒在上剪切盒的下方，所述下剪切盒的上部相對兩側沿預定滑軌的長邊方向開有橫槽，所述橫槽內設有滾珠，所述下剪切盒的底部設有滾輪，所述下剪切盒通過滾輪和滾珠沿預定軌道的長邊方向滑動；所述動力擾動單元包括剛性支架和振動電機，所述振動電機設在剛性支架上；所述剛性支架夾住下剪切盒的兩側，所述振動電機通過剛性支架向下剪切盒傳導振動荷載。

進一步，所述振動電機是動力源與振動源結合為一體的激振源，所述振動電機包括轉子軸和在轉子軸兩端安裝的可調偏心塊，所述振動電機通過轉子軸及可調偏心塊的高速旋轉產生的離心力得到激振力。

進一步，所述干濕循環單元包括水泵、進水管、水箱、透水石、熱空氣發生裝置和進氣管，所述水箱設在上剪切盒的上方，所述透水石設在水箱內，所述進氣管和進水管均貫穿上剪切盒，所述進氣管連通熱空氣發生裝置，所述進水管連通水泵，所述下剪切盒內通過水泵和熱空氣發生裝置的作用實現干濕循環。

進一步，所述上剪切盒的上部開凹槽，所述水箱設在凹槽內，所述水箱上方設有金屬蓋板，所述水箱的底部開有透水孔，所述下剪切盒的一側連接位移測量系統與拉壓力測量系統。

進一步，所述切向加壓系統包括桿件和滑輪系統，所述桿件包括一橫桿和一豎桿，所述橫桿的一端與下剪切盒固接，橫桿的另一端與豎桿固接，所述豎桿連接滑輪系統。

進一步，所述滑輪系統包括五個定滑輪，所述定滑輪包括中心軸和繞中心軸旋轉的柔索，所述平臺的一側設有與定滑輪數量相一致的導線支座，所述導線支座能移動，所述平臺的邊緣開有與定滑輪數量相一致的滑輪凹槽，所述中心軸設在滑輪凹槽內，所述柔索的一側穿過導線支座連接豎桿，所述柔索的另一側懸掛砝碼。

進一步，所述橫桿與豎桿相互垂直，并焊接為一體。