[發(fā)明專利]一種巖石三軸直接剪切實(shí)驗(yàn)裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910341635.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN110044730B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉造保;邵建富;張超;謝守益;沈挽青;蔡力聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/24
• 分類號(hào): G01N3/24
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

1.一種巖石三軸直接剪切實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括圍壓自平衡剪切部件和軟質(zhì)試樣密封套, 待測(cè)試樣的兩端分別設(shè)置有圍壓自平衡剪切部件,軟質(zhì)試樣密封套套設(shè)于待測(cè)試樣及其兩端的圍壓自平衡剪切部件的外側(cè)，所述圍壓自平衡剪切部件包括剪切基座、金屬墊板以及圍壓自平衡體,所述的剪切基座與待測(cè)試樣端面的軸線一側(cè)平面接觸,接觸面積為試樣端部面積的 1/2，剪切基座上開設(shè)有一直角彎導(dǎo)孔，所述圍壓自平衡體為一端設(shè)置有引出管路的薄壁空腔體，其引出管路通過剪切基座上設(shè)置的導(dǎo)孔與待測(cè)試樣外部連通，所述金屬墊板為一薄片金屬板，其橫截面為待測(cè)試樣橫截面的 1/2，圍壓自平衡體的側(cè)面與剪切基座緊密貼合接觸，圍壓自平衡體的底面與待測(cè)試樣端面的軸線另一側(cè)通過金屬墊片緊密貼合接觸，兩個(gè)圍壓自平衡剪切部件以待測(cè)試樣的中心為中心反對(duì)稱設(shè)置；

所述軟質(zhì)試樣密封套和圍壓自平衡體均采用柔性材質(zhì)制成；所述軟質(zhì)試樣密封套和圍壓自平衡體均采用橡膠材質(zhì)制成。

2.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種巖石三軸直接剪切實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，圍壓自平衡體的引出管路與剪切基座上的導(dǎo)孔的連接處設(shè)置有密封圈。

3.一種巖石三軸直接剪切實(shí)驗(yàn)方法，采用如權(quán)利要求 1 至 2中任意一項(xiàng)所述的一種巖石三軸直接剪切實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

步驟 1、將圍壓自平衡體的引出管路插入到剪切基座上的導(dǎo)孔內(nèi)，放置金屬墊板于待測(cè)試樣表面，將剪切基座、圍壓自平衡體、金屬墊片和待測(cè)試樣相互位置固定，將軟質(zhì)試樣密封套套設(shè)于待測(cè)試樣及其兩端的圍壓自平衡剪切部件的外側(cè)，并保證剪切基座上的導(dǎo)孔不被軟質(zhì)試樣密封套覆蓋，并在軟質(zhì)密封套的兩個(gè)末端外側(cè)用箍環(huán)箍緊，使得軟質(zhì)試樣密封套與剪切基座緊密貼合，將安裝好的含待測(cè)試樣的剪切實(shí)驗(yàn)裝置放置于普通三軸實(shí)驗(yàn)裝置的待測(cè)試樣放置處；

步驟 2、在整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置外部利用液壓油施加圍壓，圍壓數(shù)值等于待測(cè)試巖石所處原位地應(yīng)力的平均值，一方面液壓油通過軟質(zhì)試樣密封套向試樣外周施加側(cè)向壓力，并通過剪切基座向試樣端部軸線一側(cè)施加軸向壓力，另一方面液壓油通過剪切基座上的導(dǎo)孔進(jìn)入圍壓自平衡體內(nèi)部，通過圍壓自平衡體向試樣兩端施加等值于徑向圍壓的軸向圍壓；

步驟 3、維持圍壓數(shù)值恒定，在兩個(gè)剪切基座上同時(shí)逐步施加軸向剪切力直至試樣破壞，并記錄試樣破壞過程中的剪切力和變形，即得到試樣三軸剪切破壞過程的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并獲取試樣的三軸剪切強(qiáng)度。