[發明專利]真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒及使用方法

有效

• 申請號: 202111597910.9
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114279813B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 鄭志;羅操;蘇國韶;江權;張希巍;何本國;潘鵬志;張強;汪小剛;王偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李晴

1.一種真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒，其特征在于，包括上壓頭、下盤剪切塊、帶有擾動桿的上盤剪切塊、分離滾滑式側向加壓板Ⅰ、分離滾滑式側向加壓板Ⅱ、滑動底座、法向變形測量組件、切向變形測量組件、側向變形測量組件；所述下盤剪切塊、上盤剪切塊、分離滾滑式側向加壓板Ⅰ及分離滾滑式側向加壓板Ⅱ交替設置布置于滑動底座上形成試件安裝腔，且上盤剪切塊與下盤剪切塊正對設置，分離滾滑式側向加壓板Ⅰ及分離滾滑式側向加壓板Ⅱ正對設置，滑動底座的鋼珠夾板Ⅰ上表面放置有巖石結構面試件，且巖石結構面試件位于試件安裝腔內，所述上壓頭置于巖石結構面試件上表面處，所述法向變形測量組件穿過上盤剪切塊固定于安裝上壓頭與滑動底座之間，所述切向變形測量組件固定安裝于下盤剪切塊和上盤剪切塊之間，所述側向變形測量組件穿過上盤剪切塊固定安裝于分離滾滑式側向加壓板Ⅰ和分離滾滑式側向加壓板Ⅱ之間；

所述分離滾滑式側向加壓板Ⅰ和分離滾滑式側向加壓板Ⅱ結構相同，且兩者互為鏡像，均包括主板、附板Ⅰ、附板Ⅱ、鋼珠、鋼珠擋條、長鋼珠蓋板、短鋼珠蓋板，所述主板上表面中部通過螺栓連接有鋼珠擋條，主板上表面兩端固定安裝有與鋼珠檔條平行設置的長鋼珠擋板，所述主板上平行設置的兩個臺階面上分別設置有兩塊短鋼珠蓋板，兩塊短鋼珠蓋板位于同一平面上的螺孔和槽口交替布置，兩組平行且正對設置的短鋼珠蓋板的凸起部分上分別設置有附板Ⅰ和附板Ⅱ，附板Ⅰ和附板Ⅱ在鋼珠的作用下實現前后左右滑動，從而使得試驗時巖石結構面試件的下盤跟隨附板沿剪切方向移動，同時巖石結構面試件法向變形后附板可以根據法向變形做出法向的滑動。

2.根據權利要求1所述的一種真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒，其特征在于：所述上壓頭正中設有豎直圓孔，豎直圓孔內設有圓柱狀T型擾動頭。

3.根據權利要求1所述的一種真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒，其特征在于：所述滑動底座包括底架、底板、鋼珠夾板Ⅰ、鋼珠夾板Ⅱ、鋼珠、鋼珠擋板Ⅰ、鋼珠擋板Ⅱ，所述底架為一U型架，腰部底端與側壁底端設置有空隙，且腰部上端面中部開設有一凹槽，底架固定安裝于底板上，底板上表面固定安裝有位于底架內表面處的鋼珠夾板Ⅱ，鋼珠夾板Ⅱ上表面設置有若干呈行列排布的鋼珠，若干鋼珠上滑動安裝有鋼珠夾板Ⅰ，且通過鋼珠夾板Ⅰ和鋼珠夾板Ⅱ上的鋼珠擋板限制鋼珠的滾動，使鋼珠夾板Ⅰ沿著剪切方向滑動，從而使試驗時巖石結構面試件的下盤、下盤剪切塊和鋼珠夾板Ⅰ整體沿著剪切方向滑動，底架的腰部上表面安裝有上盤剪切塊，鋼珠夾板Ⅰ上表面安裝有下盤剪切塊。

4.根據權利要求1所述的一種真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒，其特征在于：所述下盤剪切塊與上盤剪切塊結構相同，均包括大長方板和小長方板，大長方板的寬面上固定安裝有小長方板，且小長方板的其中一個長窄面與大長方板的其中一個長窄面共面設置，且同時大長方板的寬面對稱中心線與小長方板的寬面對稱中心線位于同一平面上，且小長方板的寬面與巖石結構面試件貼合，大長方板的長窄面的中心處加工有通體圓孔Ⅰ，小長方板的短窄面的中心處加工有通體圓孔Ⅱ。

5.根據權利要求3所述的真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、先將滑動底座置于真三軸試驗機法向作動器的抗壓墊塊上，將上盤剪切塊豎向的通體圓孔Ⅰ穿過安裝固定于滑動底座的法向變形測量組件的測量桿置于滑動底座上并抵到真三軸試驗機側向加載的固定端；

步驟2、將滑動底座的鋼珠夾板Ⅰ滑動到最外側限位處，把巖石結構面試件置于滑動底座的鋼珠夾板Ⅰ上，確保巖石結構面試件的鋼珠擋板外側面與滑動底座的鋼珠夾板Ⅰ對應側邊緣線平齊，推動巖石結構面試件使巖石結構面試件與上盤剪切塊緊貼；

步驟3、將上壓頭對齊放置在巖石結構面試件的上表面，進一步施加法向預壓力；

步驟4、法向預壓完成后，分別將分離滾滑式側向加壓板Ⅰ和分離滾滑式側向加壓板Ⅱ對齊置于巖石結構面試件兩側，且分離滾滑式側向加壓板Ⅰ和分離滾滑式側向加壓板Ⅱ分別與上盤剪切塊兩側垂直設置，安裝側向變形測量組件，進一步施加側向預壓力；

步驟5、待側向預壓完成后，將下盤剪切塊置于滑動底座的鋼珠夾板Ⅰ上并貼緊巖石結構面試件下盤，安裝切向變形測量組件，進一步施加切向預壓力；

步驟6、預壓完成后，開始試驗，試驗時，法向壓力通過上壓頭和滑動底座向巖石結構面試件施加；側向壓力通過分離滾滑式側向加壓板Ⅰ和分離滾滑式側向加壓板Ⅱ向巖石結構面試件施加；剪切力通過上盤剪切塊和下盤剪切塊向巖石結構面試件施加，其中上盤剪切塊不動，下盤剪切塊推動巖石結構面試件下盤試件移動，同時滑動底座的鋼珠夾板Ⅰ隨巖石結構面試件下盤移動，分離滾滑式側向加壓板Ⅰ的附板Ⅰ和分離滾滑式側向加壓板Ⅱ的附板Ⅰ也緊貼著巖石結構面試件下盤移動。