[發明專利]用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 201710337596.8
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107132132B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 謝強;楊文君;梁莉;董曉霞;梁蕾;王晶晶;唐藝;張曉;王輝;陳傲
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N1/36
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 高姜

本發明屬于巖土工程技術領域，具體涉及用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置及其試驗方法。本發明公開了用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置，包括主機、剪切試驗機，還包括裂縫面積測量儀、巖石試樣模具盒、巖石試樣剪切盒，所述巖石試樣模具盒與巖石試樣剪切盒相匹配；本發明還公開了用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置的試驗方法，包括巖石破裂面面積的測量步驟、剪切試樣的制作步驟、巖石裂縫抗剪強度測量步驟；本發明提供了用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置及其試驗方法，它能夠很好的適用與各種破裂角度的巖石，還能適用于任意形狀大小的巖石試塊；可以克服以前制作試樣時對原位巖石應力的擾動，避免了測試結果的不精確。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，具體涉及用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置及其試驗方法。

背景技術

隨著我國經濟實力的穩步提升，和中央“一帶一路”線路的提出，人們對石油、天然氣、礦產資源和高鐵的數量和質量要求也越來越高，而這些資源的開采和高鐵等項目的建設都離不開對地下巖體穩定性和變形的研究。而關于巖石穩定性的一個重要因素就是巖石的抗剪強度，特別是巖石的峰值后抗剪強度，因此這些都需要研究巖石破裂面的抗剪強度。

道路交通、水利水電、能源、國防工程以及采礦工程等國家重點工程項目都離不開研究巖體，如地下工程圍巖、邊坡巖體、地基巖體等的變形破壞和穩定性，而這一切都與巖石或者巖體內存在的原始裂縫有關；因此研究已經斷開的巖石或者裂縫延伸但沒有斷開的巖石的抗剪強度就顯得十分重要。

地質活動，如地震、火山噴發、構造運動等都是具有方向上的不確定性的特點，同時，人類工程活動的開挖、爆破、掘進、鉆井等也會有方向的不確定性，因而這會導致巖石破裂方向不盡相同，有水平的，有垂直的，有大傾斜的，也有小角度破裂的，并且形成的裂縫數量也或多或少不一樣；而在現今技術條件下，人們在不知道原始裂縫分布方向時，大多選擇垂直于地表鉆探取樣，因此取出的巖石試樣中裂縫分布也千差萬別。

過去研究巖石抗剪強度時，選擇的方法多是先鉆芯取樣，然后將試樣送去工程加工成需要的標準試樣，然后再在剪切機上進行剪切。但是，在加工巖石試樣時，會耗費大量的人力、物力和財力，而且制作巖石試樣時或多或少會對原始裂縫產生破壞影響，對于沒有斷開的巖石試樣一定會產生額外的應力，甚至是使原本沒有斷開的試樣直接斷開了，這會很大程度上影響實驗的結果，甚至對于后一種情況，這樣的實驗結果直接是不能用的。

發明內容

針對現有背景技術存在的不足，本發明提供了用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置及其試驗方法，它能夠很好的適用與各種破裂角度的巖石，還能適用于任意形狀大小的巖石試塊；可以克服以前制作試樣時對原位巖石應力的擾動，避免了測試結果的不精確。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

用于任意角度巖石破裂面的剪切試驗裝置，包括主機、剪切試驗機，還包括裂縫面積測量儀、巖石試樣模具盒、巖石試樣剪切盒，所述巖石試樣模具盒與巖石試樣剪切盒相匹配，所述主機與剪切試驗機電連接，所述剪切試驗機包括豎向軸力施加機構和水平剪切力施加機構；

所述裂縫面積測量儀包括木質支架，所述木質支架上設有測試平臺和試樣放置臺，所述試樣放置臺位于測試平臺的下方，所述測試平臺的中心位置設有矩形通孔，所述矩形通孔的外圍設有參照標尺，所述測試平臺的上表面設有鐵質支架，所述鐵質支架上可拆卸連接有相機，所述相機與矩形通孔相對應；

所述巖石試樣模具盒包括上盒和下盒，所述上盒與下盒可拆卸連接，所述上盒的上表面和下表面均設有開口，所述下盒的上表面設有開口；

所述的巖石試樣剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒相對稱，所述上剪切盒和下剪切盒的左右兩側面均設有支耳、前后兩側面均設有對中缺口。