[發明專利]一種剪切試驗預緊力加載裝置及加載方法

有效

• 申請號: 201710192614.8
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107014671B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 王魯瑀;陳衛忠;楊典森;楊建平
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 曹麗

本發明公開了一種剪切試驗預緊力加載裝置及加載方法，裝置包括用以對巖石試樣施加剪切荷載的主動剪切壓頭，和在加載端面與相應的所述主動剪切壓頭錯開的用以對巖石試樣施加預緊力的從動加載壓頭，所述主動剪切壓頭和從動加載壓頭在試件的兩側交叉布置；所述從動加載壓頭包括加載段和在橫截面上凸出于所述加載段的加載輔助段，所述加載輔助段的前端面與所述主動剪切壓頭的后端面的至少部分面積相對應，以從后端對所述主動剪切壓頭施壓預緊力。

技術領域

本發明涉及實驗測量儀器技術領域，具體涉及一種剪切試驗預緊力加載裝置及加載方法。

背景技術

在礦山開采、核廢料處置、水利水電、隧道、邊坡等地下工程中，裂隙巖體是經常遇到的一類復雜巖體，它的強度、變形等特征，直接關系工程設計、施工和運營穩定性，而且這些特性具有顯著的時間相關性。裂隙巖體剪切流變常常是造成巖體滑坡、圍巖塌落、地下工程失穩等巖石工程事故的主要因素。因此開展對巖石裂隙剪切流變特性的試驗研究，對于整個巖體工程的長期穩定性具有重要的指導價值。

在進行巖石剪切試驗前，應當對巖石試件施加橫向的預緊力，以保證滲流時的密封性和加載的穩定性。現有的剪切試驗裝置中，都是直接對試件進行剪切試驗，進行剪切加載的初始階段時可能會出現加載端面與巖樣側面存在間隙的情況，這樣可能會出現載荷突然施加的情況，將導致加載不穩定，使試樣突然破壞。以往的剪切裝置僅用上下錯開的剪切加載壓頭直接對試件進行剪切試驗，所以存在剪切加載中上下兩部分容易產生扭曲、加載不穩定、對于需要滲流剪切的試驗其滲流密封性不好等缺點。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種剪切試驗預緊力加載裝置及加載方法。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種剪切試驗預緊力加載裝置，包括用以對巖石試樣施加剪切荷載的主動剪切壓頭，和在加載端面與相應的所述主動剪切壓頭錯開的用以對巖石試樣施加預緊力的從動加載壓頭，所述主動剪切壓頭和從動加載壓頭在試件的兩側交叉布置；所述從動加載壓頭包括加載段和在橫截面上凸出于所述加載段的加載輔助段，所述加載輔助段的前端面與所述主動剪切壓頭的后端面的至少部分面積相對應，以從后端對所述主動剪切壓頭施壓預緊力；

與所述主動傳動軸和從動傳動軸連接的活塞室設于剪切盒的內部，液壓系統的油路管道穿過所述剪切盒與所述活塞室密封連通；

所述主動傳動軸和/或從動傳動軸沿軸向設有用以作為滲流通道的滲流孔；所述加載輔助段與所述主動傳動軸滑動連接。

從動加載端通過加載輔助段施加預緊力，并帶動主動加載端貼近巖石試樣側面，實現加載端和巖石試樣的緊密貼合。加載輔助段和試樣的緊密貼合保證了加載的精確性，加載輔助段與所述主動傳動軸滑動連接保證了滲流過程中良好的密封性。

在剪切盒內直接通過主動剪切壓頭和從動加載壓頭來施加剪切力，一方面避免了通過剪切盒的盒體來施加剪切力，可以大大提高最大剪切力的設計值；另一方面避免了分體式剪切盒上下密封的難題，使得密封效果得以大幅度改善，進而可以在將完整的巖石試樣剪切破壞的同時，實現滲流壓力的施加。

所述主動傳動軸包括具有第一直徑的第一主動軸部，所述第一主動軸部的側壁與剪切盒的第一主動內壁滑動連接，并在所述第一主動軸部的后端形成密閉的用以施加剪切力的第一主動活塞腔，所述第一主動活塞腔與主動加載泵通過油路管道密封連接，所述第一主動軸部作為活塞在軸向方向上往復運動；

所述從動傳動軸包括具有第三直徑的第一從動軸部，所述第一從動軸部的側壁與剪切盒的第一從動內壁滑動連接，并在所述第一從動軸部的后端形成用以施加輔助剪切力的第一從動活塞腔，所述第一從動活塞腔與第一從動加載泵通過油路管道密封連接，所述第一從動軸部作為活塞在軸向方向上往復運動。通過第一主動活塞腔和第一從動活塞腔的設置，可以實現活塞室和剪切盒的集成設計，提高了試驗結構的整體穩定性，進而可以提高最大剪切加載力。