[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

一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置及方法，裝置包括框架體、擋板、夾板、壓塊及墊塊；框架體頂板及四面側板上均設有開孔，底板上設有插槽，墊塊位于插槽內，壓塊位于頂板開孔內，側板開孔成對設置巖樣和擋板，由巖樣、擋板及墊塊圍成重塑材料試樣的原位澆筑塑型腔，夾板位于巖樣外側。方法為：在框架體上將巖樣、擋板、墊塊及夾板安裝到位；向原位澆筑塑型腔內倒入漿料用于制備重塑材料試樣；將框架體移入養護箱中直至料漿固化形成重塑材料試樣；平整重塑材料試樣上表面后放入壓塊；拆除夾板并將框架體送入真三軸試驗機內；施加法向預應力實現試樣組合體夾緊；將墊塊拔出插槽；依次施加剪切預應力和剪切應力，直到剪切應力達到穩定階段。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，特別是涉及一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置及方法。

背景技術

利用重塑類巖土材料開展相關力學試驗研究，不但可以降低原位試驗的成本，也是對于難以獲取原位工程材料相關研究的有效補充。例如，對于潛在滑坡的巖土交界面、擋土墻與土體相互作用界面的剪切強度或摩擦強度研究，現場不易取得原狀巖土材料試樣，想要獲得巖土材料的物理力學特性試驗參數，在一定程度上則需要依靠室內制備的重塑土來完成。同樣的，對于地下礦山充填體與接觸巖體之間的界面剪切/摩擦特性研究，由于地下礦山條件的復雜性，并不具備巖石和充填體界面原位取樣，但是二者之間的剪切力學性能對于地下采礦地壓控制非常重要。基于目前的技術，在原位充填采場進行充填體與巖石界面摩擦特性的研究是難以實現的。因此，通過制備重塑充填體-巖石組合試樣進行剪切力學試驗，是現階段探究充填體與巖石界面摩擦性能是較為有效的方法。

目前，國內外學者主要采用直剪儀進行充填體-巖石界面剪切力學試驗研究，少數學者還會采用改進的單軸試驗裝置進行充填體-巖體界面垂直剪切試驗，但這些剪切試驗均為單面剪切試驗，由于單面剪切試驗在剪切過程中存在扭轉問題，會導致試樣剪切時法向應力荷載不均勻，進而導致試驗結果失真。此外，在通常情況下，重塑類巖土材料的制備需要單獨的成型模具，在重塑類巖土材料試樣制備完成后，需要先進行試樣脫模，之后再移至相應的試驗裝置中進行試驗，然而在試樣脫模和裝樣的過程中，容易造成試樣的損傷以及界面初始約束的消失，甚至會影響試樣材料內部的微結構，使其內摩擦角、黏聚力等物理力學性質發生改變，從而也會導致試驗結果失真。再有，對于不同軟硬特性材質的組合試樣，特別是其中軟質的重塑土、礦山充填膏體等重塑材料，在試樣成型時會產生膨脹，但在其脫模工序時會導致其膨脹性難以進行測試。

因此，為解決重塑材料試樣脫模和安裝導致的試驗結果失真、重塑材料試樣膨脹性難以測試、單面剪切試驗難以模擬工程工況等問題，提供一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置及方法十分必要。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種非脫模重塑類巖土材料雙面剪切試驗裝置及方法，能夠有效解決重塑材料試樣脫模和安裝導致的試驗結果失真、重塑材料試樣膨脹性難以測試、單面剪切試驗難以模擬工程工況等問題。