[發明專利]一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110294096.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113049405B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 張希巍;周晃;薛淳元;石磊
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N1/36
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置，其特征在于：包括框架體、第一擋板、第二擋板、第一夾板、第二夾板、壓塊及墊塊；所述框架體采用長方體結構，在框架體的底板上開設有墊塊插槽，在框架體的頂板上開設有剪切力加載孔，在框架體的四面側板上依次開設有第一巖樣安裝孔、第一擋板封裝孔、第二巖樣安裝孔及第二擋板封裝孔，第一巖樣安裝孔與第二巖樣安裝孔正對，第一擋板封裝孔與第二擋板封裝孔正對；所述墊塊插槽與墊塊插裝配合，當墊塊插裝在墊塊插槽內時，墊塊的上表面與框架體底板的上表面相平齊；所述第一巖樣安裝孔用于放置第一巖樣，當第一巖樣放置在第一巖樣安裝孔內時，第一巖樣的外表面與第一巖樣安裝孔所在側的框架體側板外表面相平齊，第一巖樣的內表面與第一巖樣安裝孔所在側的框架體側板內表面相平齊；所述第一夾板位于第一巖樣外側，第一夾板與框架體之間通過螺釘進行固定，第一夾板內表面與第一巖樣外表面相貼合；所述第二巖樣安裝孔用于放置第二巖樣，當第二巖樣放置在第二巖樣安裝孔內時，第二巖樣的外表面與第二巖樣安裝孔所在側的框架體側板外表面相平齊，第二巖樣的內表面與第二巖樣安裝孔所在側的框架體側板內表面相平齊；所述第二夾板位于第二巖樣外側，第二夾板與框架體之間通過螺釘進行固定，第二夾板內表面與第二巖樣外表面相貼合；所述第一擋板封裝孔用于安裝第一擋板，第一擋板與框架體之間通過螺釘進行固定，當第一擋板固裝在第一擋板封裝孔內時，第一擋板的外表面與第一擋板封裝孔所在側的框架體側板外表面相平齊，第一擋板的內表面與第一擋板封裝孔所在側的框架體側板內表面相平齊；所述第二擋板封裝孔用于安裝第二擋板，第二擋板與框架體之間通過螺釘進行固定，當第二擋板固裝在第二擋板封裝孔內時，第二擋板的外表面與第二擋板封裝孔所在側的框架體側板外表面相平齊，第二擋板的內表面與第二擋板封裝孔所在側的框架體側板內表面相平齊；由所述第一巖樣、第二巖樣、第一擋板、第二擋板及墊塊圍成的空間作為重塑材料試樣的原位澆筑塑型腔，所述壓塊位于重塑材料試樣正上方的剪切力加載孔內，壓塊下表面與重塑材料試樣上表面相貼合。

2.根據權利要求1所述的一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置，其特征在于：還包括剪切力加載壓頭、支撐壓頭、第一法向加載壓頭及第二法向加載壓頭；所述剪切力加載壓頭位于框架體正上方，剪切力加載壓頭與壓塊正對，剪切力加載壓頭與真三軸試驗機豎直方向上側的第一作動器活塞桿固定連接配合；所述支撐壓頭位于框架體正下方，支撐壓頭與框架體底板正對，支撐壓頭與真三軸試驗機豎直方向下側的第二作動器活塞桿固定連接配合；所述第一法向加載壓頭位于框架體側方，第一法向加載壓頭與第一巖樣正對，第一法向加載壓頭與真三軸試驗機水平方向左側的第三作動器活塞桿固定連接配合；所述第二法向加載壓頭位于框架體側方，第二法向加載壓頭與第二巖樣正對，第二法向加載壓頭與真三軸試驗機水平方向右側的第四作動器活塞桿固定連接配合。

3.一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗方法，根據權利要求2所述的非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：將制備好的第一巖樣放入第一巖樣安裝孔內，以及將制備好的第二巖樣放入第二巖樣安裝孔內，然后在第一巖樣外側安裝上第一夾板，以及在第二巖樣外側安裝上第二夾板；

步驟二：將第一擋板安裝到第一擋板封裝孔內，以及將第二擋板安裝到第二擋板封裝孔內，同時將墊塊插入墊塊插槽內，此時重塑材料試樣的原位澆筑塑型腔完成構建；

步驟三：將用于制作重塑材料試樣的料漿倒入原位澆筑塑型腔內，且料漿的液面高度要超過第一巖樣和第二巖樣上表面，之后將框架體移入養護箱中，直至料漿固化形成重塑材料試樣；

步驟四：當養護時間結束后，將框架體移出養護箱，然后對重塑材料試樣的上表面進行平整，之后將壓塊放入剪切力加載孔內，此時壓塊由重塑材料試樣支撐，同時保證壓塊位于第一巖樣與第二巖樣的正中間；

步驟五：將第一夾板和第二夾板從框架體上拆除，露出第一巖樣和第二巖樣的外表面，之后將框架體送入真三軸試驗機內并放置在支撐壓頭上，保證框架體與支撐壓頭處于同軸狀態；

步驟六：控制第一法向加載壓頭和第二法向加載壓頭水平移動，使第一法向加載壓頭與第一巖樣外表面相貼合，同時使第二法向加載壓頭與第二巖樣外表面相貼合，之后施加0.005kN的法向預應力，以夾緊第一巖樣、重塑材料試樣及第二巖樣；

步驟七：將墊塊從墊塊插槽內拔出，使重塑材料試樣下表面處于懸空狀態，為剪切試驗中的重塑材料試樣留出移動空間；

步驟八：控制剪切力加載壓頭向下移動，使剪切力加載壓頭與壓塊上表面相結合，之后施加0.005kN的剪切預應力；

步驟九：采用位移控制方式以設定的剪切速率對重塑材料試樣施加剪切應力，直到剪切應力達到穩定階段，同時在計算機中建立由第一巖樣、重塑材料試樣及第二巖樣構成的組合試樣的界面剪切應力與剪切位移關系曲線；

步驟十：采用壓力控制方式以設定的卸載速率將剪切應力降至零，之后將剪切力加載壓頭移動回初始位置，然后將第一法向加載壓頭和第二法向加載壓頭移動回初始位置；

步驟十一：將框架體移出真三軸試驗機，然后將第一擋板和第二擋板從框架體上拆除，之后取出第一巖樣、第二巖樣和重塑材料試樣，最后清理框架體內的殘余碎屑。