[發明專利]巖石拉壓環剪試驗方法

有效

• 申請號: 202110017356.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN113237762B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周輝;張傳慶;楊柳;盧景景;高陽;涂洪亮;李兆琛;韓鋼;宋金良
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/22;G01N3/24;G01N3/04
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

本發明涉及一種巖石拉壓環剪試驗方法。所述試樣方法包括：將剪切盒吊裝至工裝機上，在工裝機上制備試樣；將具有制備好的試樣的剪切盒吊裝至巖石拉壓環剪試驗儀上；當加載軸向壓力時，操作軸力執行機構的加載油缸，向剪切盒施加軸向壓力至設定值；當加載軸向拉力時，操作軸力執行機構的加載油缸，向剪切盒施加軸向拉力至設定值；當加載扭矩時，操作扭力執行機構的螺旋擺動缸，向剪切盒施加扭力至設定值。本發明對準確獲取巖石抗剪強度、殘余強度及變形、動力擾動下的抗剪強度，改進和完善巖石的本構關系，具有重要意義。

技術領域

本發明屬于力學試驗技術領域，尤其涉及一種巖石拉壓環剪試驗方法。

背景技術

巖石的抗剪強度是評價巖石力學性質的重要指標之一，準確的獲取強度參數對巖體工程具有重要的實際意義。

在地震或施工擾動條件下，巖體動力反應在很大程度上受到結構面的制約，因此研究結構面的動力特性、特別是動力剪切特性是進行巖體動力反應分析的重要前提。巖體力學行為的室內試驗研究是構建巖體本構模型和進行工程設計數值模擬的前提和依據，因此進行巖體結構面動態循環剪切室內試驗，將地震荷載或施工擾動概化成在一定法向應力控制下對巖體結構面試樣施加不同剪切變形速率的循環剪切荷載是解決前述問題的重要方法和途徑。

目前，國內外進行巖體結構面動態剪切行為測試的儀器主要限于動態直剪儀，直剪儀通常包括法向加載裝置、水平加載裝置、剪切盒、液壓控制裝置和數據采集處理裝置等。

分析現有的直剪試驗實現方式，巖石在受剪過程中隨著上下剪切盒相互錯動，法向應力變為偏軸應力，因此正應力不穩定；原來的軸向正壓力變成了偏軸壓力，從而使實際剪切面偏離了原來預定的理想剪切面，發生了斜剪現象；同時由于剪切面積不斷變化，剪應力分布不均勻；而正應力和剪應力的動態變化，又引起主應力發生偏轉；受剛性剪切盒邊緣效應的影響，靠近剪切盒邊緣處試樣的應變最大，中間部分的應變小，所以剪應變分布也是不均勻的，剪切位移受剪切盒長度顯示，剪切距離較小，影響試驗結果的準確性。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種巖石拉壓環剪試驗方法，以提高試驗結果的準確性。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種巖石拉壓環剪試驗方法，所述試驗方法包括：

將具有制備好的試樣的剪切盒吊裝至巖石拉壓環剪試驗儀上；

當加載軸向壓力時，操作軸力執行機構的加載油缸，向剪切盒施加軸向壓力至設定值；

當加載軸向拉力時，操作軸力執行機構的加載油缸，向剪切盒施加軸向拉力至設定值；

當加載扭矩時，操作扭力執行機構的螺旋擺動缸，向剪切盒施加扭力至設定值。

進一步地，所述巖石拉壓環剪試驗儀包括：

底座；

軸力執行機構，所述軸力執行機構包括加載油缸以及導向抗扭板，所述加載油缸固定設置在底座的頂部一側上，所述加載油缸的輸出端做直線往返運動，所述導向抗扭板設置在所述加載油缸的輸出端上；

扭力執行機構，所述扭力執行機構包括螺旋擺動缸以及扭力軸，所述螺旋擺動缸設置在所述底座的頂部的另一側，所述螺旋擺動缸的輸出端做旋轉運動，所述扭力軸設置在所述螺旋擺動缸的輸出端上，所述扭力軸和所述導向抗扭板相對設置；

剪切盒，所述剪切盒包括內部均為環形的第一盒體以及第二盒體，所述第一盒體可拆卸地設置在所述導向抗扭板朝向所述扭力軸的側面上，所述第二盒體可拆卸地設置在所述扭力軸朝向所述導向抗扭板的側面上，所述第一盒體以及第二盒體可操作地對接。

進一步地，所述第一盒體以及所述第二盒體的寬度方向的兩側側面均為直面，所述第一盒體以及所述第二盒體的底部為弧形；