[發明專利]地表原位巖土剪切測試裝置

在審

• 申請號: 201910075714.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109580281A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 鄭夢雨;孟達;馬飛
• 申請（專利權）人: 北京雷雨達科技有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N3/24;G01N3/08
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供一種地表原位巖土剪切測試裝置，包括圓柱形空心外管，所述外管的一端為供電端和實驗控制端，另一端為鉆頭端，在所述外管的內部活動安裝有用于取土的內管，所述內管位于所述鉆頭端的端部為管靴結構且伸出所述外管外，所述控制端安裝有延伸至所述內管內以對采集的土樣施加垂直壓力的垂壓部，和安裝在所述內管的中部以對采集的土樣施加橫向剪切力的剪切部，所述垂壓部和所述剪切部為電控裝置。本發明利用取土器的取樣動力原理，進行微擾動取土，采用電動裝置進行垂直施壓和水平施壓，可提高實驗過程穩定性和精度。

技術領域

本發明涉及建筑領域，特別涉及一種能夠對地面巖土體實現原位剪切測試的裝置。

背景技術

巖體結構單元是由巖塊(塊狀、板狀的，完整或者碎裂)、結構面(軟弱結構面、堅硬結構面)以及充填物等組成，由于各種結構面的發育和分布的不均勻性，使其變形性質比巖石變形復雜得多，因而巖體的變形不能由巖石的變形所表述，必須通過巖體變形實驗測定其變形指標。巖體變形實驗是為測定巖體在一定的載荷作用或者卸荷作用下變形特性指標而進行的巖體現場實驗。通過實驗測定巖體的變形模量、彈性模量以及變形系數等巖石工程中不可缺少的巖體力學參數。該試驗可以得到巖體的變形模量和彈性模量。

巖體的物理力學參數是基礎數據，如果得不到準確值，對任何巖體工程的強度設計、變形驗算、穩定性，就得不到精確的設計和評價，所以大多數的工程規范都有安全系數來增大安全的保障。對于煤礦工程，涉及到巷道支護的設計基礎數據，要明確測得巷道圍巖的力學參數，來保證支護設計的合理性、經濟造價和工期；松動圈的擴展速度、范圍及擴展規律等；圍巖在卸荷狀態下數值模擬，也要精確得到圍巖各層巖體的力學參數才能得到理想的結果。

原位測試工作主要是在結構工程設計之前的巖土體工程勘察階段進行的，必須獲得巖土的物理力學參數，提供給設計部門作為基礎數據，因此，必須做到數據準確、可靠、穩定，才會使設計部門的設計結構安全可靠，進而確保生命和財產的安全。

巖土體在外荷載或者卸荷作用下的破壞方式一般為剪破壞和拉張破壞，其中剪切破壞占大多數。因此，巖體破壞的本質就是剪切破壞和拉張破壞強度，巖體強度的原位測試主要是測得巖體的剪切和拉張強度。目前采用的原位地面實驗，可以測得巖體的摩擦角c和內聚力值，c、值是巖體強度的重要指標，它代表著巖體抵抗剪切破壞的性能。

巖體原位測試是在現場制備試件模擬工程作用對巖體施加外荷載，進而求取巖體力學參數的試驗方法，是巖土工程勘察的重要手段之一。巖體原位測試的最大優點是對巖體擾動小，盡可能地保持了巖體的天然結構和環境狀態，使測出的巖體力學參數直觀、準確。

目前，巖土體的原位測試一般是采用多個獨立的設備分別進行不同的實驗，再根據不同設備的測試數據得到相關測試結果，該方式導致測試過程繁瑣冗長，缺少實現全自動化的智能測試裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種巖土工程鉆孔中對巖土體進行原位應力和剪切強度測試的原位實驗裝置。

特別地，本發明提供一種地表原位巖土剪切測試裝置，包括圓柱形空心外管，所述外管的一端為供電端和實驗控制端，另一端為鉆頭端，在所述外管的內部活動安裝有用于取土的內管，所述內管位于所述鉆頭端的端部為管靴結構且伸出所述外管外，所述控制端安裝有延伸至所述內管內以對采集的土樣施加垂直壓力的垂壓部，和安裝在所述內管的中部以對采集的土樣施加橫向剪切力的剪切部，所述垂壓部和所述剪切部為電控裝置。

在本發明的一個實施方式中，在所述內管與外管之間設置有排出液體的通道。

在本發明的一個實施方式中，所述垂壓部包括由所述控制端伸出且可在所述內管內做軸向運動的垂壓板，所述垂壓板為電控移動板，所述垂壓板的形狀和面積與所述內管的徑向截面形狀和面積相同，在所述垂壓板與土樣接觸的一面安裝有垂壓傳感器。