[發明專利]一種巖石剪切加載系統

有效

• 申請號: 201710193684.5
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106769542B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 楊典森;陳衛忠;王魯瑀;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: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 11435 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹麗<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種巖石剪切加載系統，包括：用以容納巖石試件的剪切盒，和用以向所述巖石試樣施加剪切力的剪切加載系統；所述剪切加載系統包括設于剪切盒內的用以對所述巖石試樣的兩側施加剪切力的兩個相互錯開的主動加載端頭，所述主動加載端頭由主動液壓系統控制，所述主動液壓系統用以控制所述主動加載端頭施力的活塞室設于所述剪切盒的內部，所述主動液壓系統的油路管道穿過所述剪切盒的殼體與所述活塞室密封連通。

技術領域

本發明涉及實驗測量儀器技術領域，具體涉及一種巖石剪切加載系統。

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，它的強度和變形等特征，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。

巖石節理面應力剪切試驗中涉及的主要參數包括最大法向加載力和最大剪切加載力等。國內外類似系統技術中，很難達到上述各參數同時具有較高水平。現有技術中存在以下問題：

最大法向加載力和最大剪切加載力很難同時達到較大值。過大的載荷將引起試驗系統框架結構的不穩定，使得系統不易控制，容易出現壓力不穩定，或者加載力無法達到設定值的情況。因此，為了保證試驗系統的穩定性，一些研究者研制的設備的最大載荷都較小，見表1。

表1一些剪切試驗設備的最大載荷

此外，如果將加載系統的設計最大加載力設定的過大，對試驗系統整體加載框架的材料要求和結構要求更高，試驗系統的制造成本和設計成本也會相應的增加，但是由于本試驗系統主要是進行剪切試驗，對于剪切試驗機來說1000kN已經足夠大。

由于存在上述問題，最大法向加載力和最大剪切加載力很難同時達到較高水平。此外，單獨的剪切試驗裝置中，最大剪切加載力也無法達到更高水平。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種巖石剪切加載系統。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種巖石剪切加載系統，包括：用以容納巖石試件的剪切盒，和用以向所述巖石試樣施加剪切力的剪切加載系統；

所述剪切加載系統包括設于剪切盒內的用以對所述巖石試樣的兩側施加剪切力的兩個相互錯開的主動加載端頭，所述主動加載端頭由主動液壓系統控制，所述主動液壓系統用以控制所述主動加載端頭施力的活塞室設于所述剪切盒的內部，所述主動液壓系統的油路管道穿過所述剪切盒的殼體與所述活塞室密封連通。

將剪切加載裝置的活塞室和壓頭部分直接設置在了剪切盒內部，提高了試驗結構的整體穩定性，可以使最大法向加載力和最大剪切加載力同時達到較大值。此外，剪切加載裝置的活塞室和壓頭部分與剪切盒的集成設計，大大提高了剪切盒兩端的約束強度，進而提高了剪切盒的整體剛度，克服了最大剪切加載力施加的限制性因素，可以使最大剪切加載力得以大幅度提高。將剪切加載裝置集成在剪切盒內部，使得剪切系統的整體結構更加緊湊，對提高剪切盒的密封性也有顯著效果，避免了施加剪切力過程中因加載問題而導致的剪切盒密封性問題。

所述主動加載端頭的后端為主動加載軸，所述主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。