[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

真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒及使用方法，包括下盤剪切塊；下盤剪切塊、含擾動桿的上盤剪切塊、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，法向變形測量組件安裝于上壓頭與滑動底座之間，切向變形測量組件安裝于下盤剪切塊和上盤剪切塊之間，側向變形測量組件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。本發明消除了巖石結構面試件試驗時由于剪切錯動和法向變形引起的對分離滾滑式側向加壓板的摩擦，同時讓剪切盒各部分分開使各方向擾動互不干擾，保證擾動荷載的施加效果。

技術領域

本發明屬于巖石力學試驗技術領域，特別涉及真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒及使用方法。

背景技術

隨著人類活動不斷向深部地下發展以及對深部資源越來越大的需求，大批深部地下工程不斷地興建、深部資源能源相繼開發，如水利水電工程大型地下廠房和引水隧洞、道路深部交通隧道、深部地下核廢料處置庫、千米深井采礦等。這些深部工程巖體處于真三維應力狀態甚至高應力狀態，同時工程處在較為復雜的地質環境，巖體中存在大量層理、節理、斷裂等結構面，而工程施工中爆破和開挖卸荷等動力擾動作用容易誘發結構面發生破壞，進而引發結構型巖爆、應力結構型塌方等工程災害。因此，開展真三軸動力擾動下的巖體結構面剪切特征研究至關重要。

目前，巖體結構面剪切特征研究大多集中于靜力直剪試驗，而靜力直剪試驗僅能施加法向應力和剪切應力，無法施加側向應力。真三軸應力條件下巖體結構面靜力剪切試驗鮮有研究，且相關的三維巖體結構面剪切試驗機構尚不能滿足研究側向壓力大于法向應力的工況，而真三軸動力擾動下的剪切試驗機構更是少有亟待開發。真三軸動力擾動下的剪切試驗機構還須克服以下問題：首先，試驗時結構面上下盤因剪切變形產生錯動引起剪切盒與加載裝置較大的滑動摩擦；同時結構面上下盤剪切過程中相互錯動和法向的變形，一定程度上造成結構面試件和側向壓塊的剪切向和法向的摩擦，由于摩擦力的存在，造成了較大的試驗誤差；其次，目前的剪切盒的法向和剪切向均為一體式結構，若開展法向或剪切向擾動，需要克服剪切或法向摩擦力，削弱動力擾動本應該作用于巖石的應力；同時，針對單一方向的擾動，會造成對另一方向的擾動影響，造成試驗誤差。基于此，本發明提供真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒及使用方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒及使用方法，消除巖石結構面試件試驗時由于剪切錯動和法向變形引起的對分離滾滑式側向加壓板的摩擦，提高了試驗數據的準確性；采用上盤剪切塊配合上壓頭及滑動底座的方式，讓各部分分開使得各方向擾動互不干擾。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

真三軸擾動下巖石結構面分離滾滑式剪切盒，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。