[發明專利]一種方形試件拉剪試驗固定裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202010767013.7
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112098203A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 劉洪亮;楊光宇;李利平;石少帥;孫子正;李術才;周申;范宏運;李尚安
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20;G01N3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種方形試件拉剪試驗固定裝置及試驗方法，包括固定組件和試件夾具，固定組件包括第一墊片和第二墊片，所述的第一墊片包括兩個U型墊片，兩個U型墊片上下對稱設置在試件的上部和下部，且在兩個U型墊片上設有安裝孔；第二墊片安裝在第一墊片側壁與試件形成的間隙內；所述試件夾具包括兩個L型夾具，兩個L型夾具分別與對應的第一墊片相連，且L型夾具的豎向側壁與第一墊片的豎向側壁垂直。

技術領域

本發明涉及巖土力學的測試領域，尤其是一種方形試件拉剪試驗固定裝置及試驗方法。

背景技術

巖質邊坡工程及深埋隧道工程等常常面臨巖體的強烈開挖卸荷，由于巖石非均質性和各向異性，卸荷將誘發巖體差異回彈變形，部分圍巖將承受拉剪應力，甚至會發生拉剪混合破壞或呈現張性劈裂破壞而使圍巖失穩。而研究室內拉剪破壞過程的力學性質與變形特性對于拉剪等張性巖土工程破壞災害的主動防治具有重要意義。

發明人發現目前對室內試樣拉剪破壞的研究主要有數值模擬和室內試驗兩種方式。在數值模擬方面，大量學者對室內拉剪試驗的破裂特征進行了模擬，但無法模擬試樣拉剪強度包絡的非線性。而室內拉剪試驗主要通過預制裂隙、改變試樣形狀和自制拉剪試驗系統來實現，但目前的試驗固定裝置方法解決在潛在破裂面上拉伸應力與剪切應力無法獨立施加的難題。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單，操作簡便，可用于方形試件拉剪試驗的固定裝置，該裝置可預留結構面周圍表面，便于觀察結構面斷裂破壞過程，有利于研究室內方形試樣拉剪破壞形式及破壞規律。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

第一方面，本發明公開了一種方形試件拉剪試驗固定裝置，包括固定組件和試件夾具，固定組件包括第一墊片和第二墊片，所述的第一墊片包括兩個U型墊片，兩個U型墊片上下對稱設置在試件的上部和下部，且在兩個U型墊片上設有安裝孔；第二墊片安裝在第一墊片側壁與試件形成的間隙內；

所述試件夾具包括兩個L型夾具，兩個L型夾具分別與對應的第一墊片相連，且L型夾具的豎向側壁與第一墊片的豎向側壁垂直。

第二方面，本發明基于上述的方形試件拉剪試驗固定裝置提出了一種試驗方法，包括以下步驟：

粘結第二墊片，粘貼前，將試件上表面的浮灰打磨干凈，在距離試塊頂面和底面設定距離的試樣兩側分別用粘第二墊片，粘貼后使用均勻接觸壓力使粘貼部位達到最佳固化效果；

第二墊片粘好后，放置待膠粘劑稍凝固后可安裝試件第二墊片；

安裝第一墊片，將一個第一墊片倒扣在試件頂部，另一個第一墊片安裝在試件底部，且與試件粘貼，并通過第一墊片的側面安裝孔，使用加固螺絲將第一墊片與第二墊片緊固。

安裝試件夾具，空留出試件前后兩面，將試件夾具上的安裝孔試件上下兩個第一墊片的安裝孔對齊，使用螺栓連接；

待膠粘劑達到最大強度后，將試件夾具分別與上下加載圓盤通過豎向連接孔連接，將試驗機的橫向加載機構與上下夾具加載板對齊，即可開始方形試樣拉剪試驗。

本發明解決了室內試樣拉剪試驗中方形試件的固定問題，具有以下優點：

1.本發明提供的室內方形拉剪試驗的試件夾具通過加固螺絲將墊片與試件緊固，保證了夾具與試件結合的緊密性，通過連接孔和橫向加載板與試驗機相連，可同時施加拉伸應力和剪切應力。并且預留了結構面周圍表面，便于觀察結構面斷裂破壞過程。

2.本發明研究了一種方形試件拉剪試驗固定裝置，能成功的將方形試件精確固定在巖石力學實驗機上，解決了室內方形試樣拉剪力學試驗中拉伸應力與剪切應力無法獨立施加的難題。與前人研究相比，采用該試驗固定裝置進行拉剪試驗的結果更加準確，所得出的模型試驗研究成果與工程實踐更接近。