[發明專利]組合框架式加錨裂隙巖體拉-剪試驗裝置及其應用方法

在審

• 申請號: 202010923115.3
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111999185A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 吳學震;蔣宇靜;王剛;周元錦
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/24;G01N3/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳方淮;蔡學俊

本發明涉及一種組合框架式加錨裂隙巖體拉?剪試驗裝置及其應用方法，包括組合框架系統、剪切力施加系統、軸向拉力施加系統和加錨裂隙巖體試件，所述組合框架系統由鋼質方框單元排列組合固接而成，組合框架系統包括底層組合框架、加錨裂隙巖體試塊單側固定框架、剪切加載反力框架、軸向拉力加載反力框架，通過特別設計的組合框架系統和加載系統，實現了大尺寸、多尺度加錨裂隙巖體拉剪試驗，對加錨裂隙巖體的理論研究和工程設計具有重要意義。

技術領域

本發明涉及巖土工程試驗測試領域，具體涉及一種組合框架式加錨裂隙巖體拉-剪試驗裝置及其應用方法。

背景技術

巖體中廣泛存在的節理會對其強度和變形特性產生顯著影響，是很多工程地質災害產生的根本原因。作為能夠深入巖體內部的支護結構，錨桿（索）已成為節理巖體重要的加固手段。為了解決工程現場錨桿剪切破壞難題，減少裂隙巖體失穩導致的諸多工程災害，迫切需要深入研究加錨節理巖體的剪切特性。

傳統的剪切試驗裝置只能對加錨裂隙巖體試件進行直接剪切試驗或者壓剪試驗。然而，在工程現場錨桿多處于拉伸狀態，需要進行拉剪試驗，現有設備無法完成。另外，現有試驗一般把試件放置在固定剪切盒中，存在可容納試件較小，以及試件尺寸只能和剪切盒一致，無法進行大尺寸、多尺度剪切試驗的問題。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供組合框架式加錨裂隙巖體拉-剪試驗裝置及其應用方法，不僅結構簡單合理，而且適用性廣。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：組合框架式加錨裂隙巖體拉-剪試驗裝置，包括組合框架系統、剪切力施加系統、軸向拉力施加系統和加錨裂隙巖體試件，所述組合框架系統由鋼質方框單元排列組合固接而成，組合框架系統包括底層組合框架、加錨裂隙巖體試塊單側固定框架、剪切加載反力框架、軸向拉力加載反力框架。

進一步的，相鄰的鋼質方框單元間均通過螺栓固連在一起；所述鋼質方框單元均具有五個面，其中四周面是完全等同的，為等同立面，另一面為單底面；鋼質方框單元的五個面均開設螺栓孔，左右相鄰的等同立面通過短螺栓固定；前后相鄰的一列單底面通過一個長螺栓固定。

進一步的，所述加錨裂隙巖體試塊單側固定框架呈倒U型；所述軸向拉力加載反力框架包括兩面平行的方框單元，其中一面方框單元外預留長條形錨桿通過孔，另一面方框單元上開設供錨桿垂直穿過的通孔；所述加錨裂隙巖體試塊單側固定框架與加錨裂隙巖體試件均位于兩面方框單元之間。

進一步的，所述剪切力施加系統包括：液壓油缸、剪切力伺服油源、加載墊塊和減摩墊板；液壓油缸固設在剪切加載反力框架內側壁上，其輸出端通過加載墊塊與加錨裂隙巖體試件端面固連；加載墊塊用于將液壓油缸的壓力均勻傳遞到加錨裂隙巖體試件的一側；減摩墊板放置在加錨裂隙巖體試件與底層組合框架之間，用于減小加錨裂隙巖體試件與底層組合框架的摩擦力，減小實驗誤差；剪切力伺服油源用于給液壓油缸提供液壓油。

進一步的，所述軸向拉力施加系統，用于對加錨裂隙巖體試件兩端施加水平拉力，主要包括一個錨桿拉拔儀和滾珠減摩板A；所述錨桿拉拔儀固設在軸向拉力加載反力框架外側；滾珠減摩板A置于錨桿拉拔儀和軸向拉力加載反力框架之間，加錨裂隙巖體試件剪切過程中，錨桿拉拔儀隨錨桿沿著長條形錨桿通過孔移動，滾珠減摩板A可以減小摩擦阻力；錨桿的一端外露段穿過方框單元的通孔，并通過托盤和螺母固定，錨桿另一端穿出方框單元并通過錨桿拉拔儀對其進行拉拔。

進一步的，所述加錨裂隙巖體試件包括：錨桿和兩個并排的混凝土/巖塊；所述錨桿至少一根；并通過兩個并排的混凝土/巖塊上設置的通孔貫穿串聯，用于安裝錨桿；錨桿通過砂漿或者樹脂錨固劑固定在混凝土/巖塊的鉆孔內；加錨裂隙巖體試件中的錨桿兩側均伸出混凝土/巖塊。