[发明专利]一种柱状节理结构面剪切的实验方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学领域，尤其是一种柱状节理结构面剪切的实验方法，还涉及一种柱状节理结构面剪切的实验装置，适用于不规则岩块包含不规则节理面时的剪切实验场合。

背景技术

岩体中存在大量的结构面，导致岩体极易沿着这些结构面发生变形破坏，因此结构面的力学性质，尤其是抗剪强度的确定，一直是岩体力学性质研究的重点之一。而传统的剪切仪的上、下剪切盒主要是针对土的特点设计，对于岩石，比如柱状节理，不规则块体占多数，难以进行直接剪切实验，如果要进行剪切实验，就必须借助于剪切盒。但是采用传统的剪切盒，当需要沿着结构面进行剪切时，结构面与剪切缝之间的位置不好控制，而这也涉及到实验的成败，同时传统的水泥砂浆冷却速度慢，岩块在水泥砂浆中极易下沉，使得定位好的结构面位置极易错位，导致实验失败，因此设计一种针对不规则岩块的结构面剪切实验装置已经势在必行。

在剪切盒内加入不同长度的内插垂直螺丝，来初步控制岩块的位置，同时通过旋转内置的调节杆，使得调节杆上螺纹与垂直螺丝之间的旋转，从而实现岩块位置的微调，不同位置的调节杆可同时调节也可分别调节；采用环氧树脂砂浆代替水泥砂浆，环氧树脂砂浆不仅冷却速度快，而且作为流动的液体，表面可始终保持为平面，成型较好；将调节杆与环氧树脂相结合，即可解决岩块在水泥砂浆中下沉的问题，使得岩块的结构面易于定位。基于以上思想，设计了该种进行柱状节理剪切试验的实验方法及装置。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种柱状节理结构面剪切的实验装置，还提供了一种柱状节理结构面剪切的实验方法，解决了现有技术中不规则岩块中不规则节理面难以定位的问题。

一种柱状节理结构面剪切的实验方法， 

步骤1、将柱状节理岩块的结构面用红笔标出，放置在下剪切盒内，根据岩块的大小以及剪切面的位置，选择合适长度的内插垂直螺丝，同时调节内插垂直螺丝在下剪切盒内的高度，是使得岩块结构面位于剪切缝内；

步骤2、取下岩块，将螺丝套套入五个内插垂直螺丝中，用塑料薄膜将上剪切盒和下剪切盒内壁包裹，而后将岩块再次放入下剪切盒内；

步骤3、将调节杆从水平螺丝口内插入，并与内插垂直螺丝接触，旋转调节杆，使得内插垂直螺丝上下移动，使得岩块上红线，即柱状节理岩块的结构面位于剪切缝之间；调节完成后，将调节杆从水平螺丝口内取出；

步骤4、环氧树脂砂浆组分的质量比为，环氧树脂：水泥：细砂：乙二胺：二丁酯=1：3.5~4：3~4：0.05~0.1：0.1，先按比例称取水泥、细砂，搅拌均匀后堆置备用，按比例依次称取环氧树脂、二丁酯、乙二胺后搅拌均匀形成环氧基液，将水泥和细砂的均匀物倒入，再次均匀搅拌，形成环氧树脂砂浆；

步骤5、固定上剪切盒的下沿与下剪切盒的上沿平行，固定上剪切盒的下沿与下剪切盒的上沿之间构成剪切缝，将环氧树脂砂浆倒入下剪切盒内，当环氧树脂砂浆液面到达下剪切盒的上沿时即可停止，冷却20 ~30小时；

步骤6、将石蜡填充到剪切缝内，同时使得石蜡与柱状节理岩块位于剪切缝处的部分贴合，往上剪切盒倒入环氧树脂砂浆，到达上剪切盒上沿时停止，冷却20 ~30小时；

步骤7、将该试样放置在试验机上，并施加相应的正应力即可进行剪切实验。 

一种柱状节理结构面剪切的实验装置，包括上剪切盒和下剪切盒，还包括内插垂直螺丝和调节杆，所述的下剪切盒为上开口，下剪切盒的底部设置有垂直螺丝口，下剪切盒的盒壁设置有水平螺丝口，内插垂直螺丝穿过垂直螺丝口且垂直放置，内插垂直螺丝的外螺纹与垂直螺丝口的内螺纹适配，调节杆穿过水平螺丝口与内插垂直螺丝接触，调节杆与内插垂直螺丝接触的部分构成蜗杆结构，通过调节杆的旋转可以带动内插垂直螺丝垂直上下升降，上剪切盒为下开口，上剪切盒放置距离下剪切盒10厘米的上方。

如上所述的内插垂直螺丝的个数为5个，均匀分布在下剪切盒内，调节杆的个数与内插垂直螺丝适配。

如上所述的上剪切盒长150毫米，宽150毫米，深度75毫米；所述的下剪切盒长150毫米，宽150毫米，深度75毫米；所述的内插垂直螺丝的长度为2厘米-8厘米。