[發(fā)明專利]一種對頂夾持結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切裝置及試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110087139.4
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112697579B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔臻;盛謙;張茂礎(chǔ);梅賢丞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/24;G01N3/36
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.一種對頂夾持結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切試驗方法，利用對頂夾持結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切裝置，對頂夾持結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切裝置包括上剪切盒（11）和下剪切盒（12），還包括對稱設(shè)置在上剪切盒（11）兩側(cè)的上部正向剪切加載千斤頂（7）和上部負(fù)向剪切加載千斤頂（8），還包括對稱設(shè)置在下剪切盒（12）兩側(cè)的下部正向剪切加載千斤頂（1）和下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2），

上部正向剪切加載千斤頂（7）的伸縮端設(shè)置有上部正向剪切力傳感器（9）且與第一上部滾軸支承（17）的連接部連接，第一上部滾軸支承（17）的滾軸部與上剪切盒（11）一側(cè)相抵；上部負(fù)向剪切加載千斤頂（8）的伸縮端設(shè)置有上部負(fù)向剪切力傳感器（10）且與第二上部滾軸支承（18）的連接部連接，第二上部滾軸支承（18）的滾軸部與上剪切盒（11）另一對側(cè)相抵；

下部正向剪切加載千斤頂（1）的伸縮端設(shè)置有下部正向剪切力傳感器（3）且與下剪切盒（12）一側(cè)相抵；下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）的伸縮端設(shè)置有下部負(fù)向剪切力傳感器（4）且與下剪切盒（12）另一對側(cè)相抵，

法向加載伺服千斤頂（5）的伸縮端設(shè)置有法向力傳感器（6）且與上剪切盒（11）頂部相抵，

對頂夾持結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切裝置還包括測量下剪切盒（12）的剪切向位移的剪切向位移傳感器（15），還包括測量上剪切盒（11）的法向位移的法向位移傳感器，

所述的下剪切盒（12）與地面之間設(shè)置有水平向滾軸支承（16），

上剪切盒（11）和下剪切盒（12）均包括剪切盒中央板（122）和設(shè)置在剪切盒中央板（122）兩側(cè)的剪切盒側(cè)向板（121），剪切盒中央板（122）的兩側(cè)均設(shè)置有銷孔（1221），剪切盒側(cè)向板（121）上設(shè)置有與銷孔（1221）位置對應(yīng)的插銷（1211），

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、組裝對頂夾持結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)面循環(huán)剪切裝置；

步驟2、確保下部正向剪切加載千斤頂（1）、下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）、上部正向剪切加載千斤頂（7）、上部負(fù)向剪切加載千斤頂（8）的伸縮端縮回；

步驟3、將巖體結(jié)構(gòu)面試樣（13）安裝至上剪切盒（11）和下剪切盒（12）之間，將上剪切盒（11）、巖體結(jié)構(gòu)面試樣（13）和下剪切盒（12）整體設(shè)置在水平向滾軸支承（16）上，巖體結(jié)構(gòu)面試樣（13）的尺寸大于剪切盒中央板（122）的尺寸；

步驟4、手動將上剪切盒（11）和下剪切盒（12）對齊；

步驟5、啟動下部正向剪切加載千斤頂（1）和下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2），在下部正向剪切力傳感器（3）和下部負(fù)向剪切力傳感器（4）的指示下，通過指定夾持力夾持下剪切盒（12），隨后鎖死下部正向剪切加載千斤頂（1）和下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）；

步驟6、 啟動上部正向剪切加載千斤頂（7）和上部負(fù)向剪切加載千斤頂（8），在上部正向剪切力傳感器（9）和上部負(fù)向剪切力傳感器（10）的指示下，通過指定夾持力夾持上剪切盒（11），隨后鎖死上部正向剪切加載千斤頂（7）和上部負(fù)向剪切加載千斤頂（8）；

步驟7、 啟動法向加載伺服千斤頂（5），在法向位移傳感器（14）的指示下，壓縮上剪切盒（11），使得巖體結(jié)構(gòu)面試樣（13）具有設(shè)定法向壓力，上剪切盒（11）在第一上部滾軸支承（17）、第二上部滾軸支承（18）的約束下，僅能產(chǎn)生法向上下位移，不能水平移動，

步驟8、解除下部正向剪切加載千斤頂（1）和下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）的鎖定，下部正向剪切加載千斤頂（1）和下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）共同作用下左右循環(huán)加載剪切力，下剪切盒（12）向右運動為正，向左運動為負(fù)，正向加載剪切力時，下部正向剪切加載千斤頂（1）施力，將下剪切盒（12）向右推動，同時下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）在伺服機制控制下，伸縮端一邊保持對下剪切盒（12）的夾持力，一邊回縮；當(dāng)下剪切盒（12）向右運動到指定距離時，負(fù)向加載剪切力，下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）施力，將下剪切盒（12）向左推動，同時下部正向剪切加載千斤頂（1）在伺服機制控制下，一邊保持對下剪切盒（12）的夾持力，伸縮端一邊回縮，如此反復(fù)循環(huán)，完成結(jié)構(gòu)面的循環(huán)剪切試驗，

步驟9、循環(huán)剪切試驗結(jié)束，縮回所有的下部正向剪切加載千斤頂（1）、下部負(fù)向剪切加載千斤頂（2）、上部正向剪切加載千斤頂（7）、上部負(fù)向剪切加載千斤頂（8）的伸縮端。