[實用新型]一種巖體結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切試驗儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820654012.X
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN208239184U
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 倪衛(wèi)達;單治鋼;王敬勇;孫淼軍;徐文剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本實用新型提供一種巖體結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切試驗儀，包括基礎支撐系統(tǒng)，循環(huán)荷載系統(tǒng)，法向荷載系統(tǒng)和剪切試驗系統(tǒng)，循環(huán)荷載系統(tǒng)，法向荷載系統(tǒng)和剪切試驗系統(tǒng)均安裝于基礎支撐系統(tǒng)內(nèi)，循環(huán)荷載系統(tǒng)為試驗提供連續(xù)的循環(huán)剪切荷載，法向荷載系統(tǒng)為試驗提供穩(wěn)定的法向荷載，剪切試驗系統(tǒng)為巖體結(jié)構(gòu)面試樣提供保護，并用以開展循環(huán)剪切試驗。本實用新型還提供一種利用上述試驗儀的試驗方法，包括試樣安裝、應力施加、調(diào)幅調(diào)頻、循環(huán)剪切、動剪應力計算和數(shù)據(jù)分析。本實用新型克服了傳統(tǒng)方法的非連續(xù)性缺陷，實現(xiàn)了試驗振幅和頻率的可調(diào)可控，有效提高了試驗的效率和精度。

技術(shù)領域

本實用新型涉及巖體力學試驗技術(shù)領域，具體屬于一種巖體結(jié)構(gòu)面的循環(huán)剪切試驗裝置，主要用于測試處于震動荷載作用下巖體結(jié)構(gòu)面的力學參數(shù)。

背景技術(shù)

工程巖體的變形破壞，主要受控于巖體結(jié)構(gòu)面的強度特性。在大型巖體工程的建設及運營期間，常受到爆破荷載和地震荷載的作用，爆破荷載和地震荷載既是震動荷載又是循環(huán)荷載。大量巖體力學試驗研究表明，在循環(huán)荷載作用下，巖體結(jié)構(gòu)面的起伏角逐漸退化，粗糙度逐漸降低，最終表現(xiàn)為巖體結(jié)構(gòu)面強度特性的逐漸劣化，從而影響工程巖體的穩(wěn)定性和安全性。

巖體結(jié)構(gòu)面強度特性在震動荷載作用下的劣化規(guī)律，是巖土工程和地震工程領域的新興研究課題。目前，已有部分學者采用巖體結(jié)構(gòu)面或人工結(jié)構(gòu)面開展循環(huán)剪切試驗，研究了循環(huán)剪切前后結(jié)構(gòu)面表面的磨損特征，分析了循環(huán)剪切次數(shù)及法向應力對巖體結(jié)構(gòu)面力學特性的影響。上述研究對于揭示工程巖體在震動荷載作用下的變形破壞機理具有重要的理論和實際意義。然而現(xiàn)有的研究均采用傳統(tǒng)的巖體結(jié)構(gòu)面直接試驗方法，通過多次往復直剪來實現(xiàn)循環(huán)剪切試驗，存在如下缺點：1、通過多次往復直剪實現(xiàn)循環(huán)剪切，試驗過程分段進行，不具有連貫性，與實際震動荷載的作用過程不相符；2、試驗過程無法考慮震動荷載的循環(huán)頻率對試驗結(jié)果的影響；3、試驗過程難以精確控制循環(huán)剪切的振幅。同時通過檢索，目前尚未有試驗儀器可用于開展連續(xù)的巖體結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切試驗。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種巖體結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切試驗儀，用以開展循環(huán)荷載作用下巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強度測試。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種巖體結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切試驗儀，其特征在于：包括基礎支撐系統(tǒng)，循環(huán)荷載系統(tǒng)，法向荷載系統(tǒng)和剪切試驗系統(tǒng)，所述基礎支撐系統(tǒng)一側(cè)為無頂平板，用以安裝所述循環(huán)荷載系統(tǒng)，所述基礎支撐系統(tǒng)另一側(cè)為具有頂板和底板的中空立體框架，用以安裝所述法向荷載系統(tǒng)和所述剪切試驗系統(tǒng)。

在采用上述技術(shù)方案的同時，本實用新型還可以采用或者組合采用以下進一步的技術(shù)方案：

所述循環(huán)荷載系統(tǒng)包括交流伺服電機、電動機底板、電動機轉(zhuǎn)軸、電動機轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤活動節(jié)、連桿和連桿活動節(jié)，所述交流伺服電機固連于所述電動機底板上，所述交流伺服電機為儀器提供轉(zhuǎn)動動能，所述電動機轉(zhuǎn)盤固連于電動機轉(zhuǎn)軸上，所述連桿配合所述電動機轉(zhuǎn)盤、所述轉(zhuǎn)盤活動節(jié)和所述連桿活動節(jié)，將所述交流伺服電機提供的轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)換為平動動能，為所述剪切試驗系統(tǒng)提供連續(xù)的循環(huán)剪切荷載。

所述電動機轉(zhuǎn)盤上的偏心位置在不同半徑處設有一列活動節(jié)螺栓孔，通過所述轉(zhuǎn)盤活動節(jié)將所述連桿連接于不同的所述活動節(jié)螺栓孔上，從而實現(xiàn)循環(huán)剪切試驗的振幅可調(diào)。

所述電動機轉(zhuǎn)盤上沿所述活動節(jié)螺栓孔設有振幅刻度表，可通過振幅刻度表直接查出不同活動節(jié)螺栓孔對應的剪切試驗振幅；所述電動機轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的倒數(shù)，即為循環(huán)剪切試驗的頻率，通過調(diào)整所述交流伺服電機的轉(zhuǎn)速，即可實現(xiàn)循環(huán)剪切試驗的頻率可調(diào)。

所述法向荷載系統(tǒng)包括處在中空立體框架上部、作用方向向下的數(shù)控扁千斤頂及處在其下方的剛性活動墊板。