[发明专利]湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置及测试方法

权利要求书

1.湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置，其特征在于：包括有框架，框架内底部固定安装有下剪切盒，下剪切盒顶部叠放有上剪切盒，所述上剪切盒中具有竖向贯通上剪切盒的台阶状通腔，下剪切盒中具有竖向贯通下剪切盒的直腔状的通腔，上、下剪切盒叠放后，上剪切盒中台阶状通腔与下剪切盒中通腔共中心轴竖向连通，且上剪切盒台阶状通腔的上部直径与下剪切盒中通腔直径相同，上剪切盒台阶状通腔的下部通腔直径大于下剪切盒中通腔直径，由上剪切盒中台阶状通腔与下剪切盒中通腔连通组成剪切腔；所述下剪切盒的通腔内底部设置有传力铁块，传力铁块上设置有透水石，上剪切盒的台阶状通腔上部亦设置有传力铁块，上剪切盒中传力铁块顶面从上剪切盒顶部伸出，上剪切盒中传力铁块底面与上剪切盒内台阶面齐平，且上剪切盒中传力铁块底面亦设置有透水石，剪切腔内两透水石之间放置有试样，所述上剪切盒中传力铁块顶面上从下至上依次放置有刚性垫片、滚珠盘，所述框架顶部对应滚珠盘位置安装有垂直油缸，且垂直油缸活塞杆竖直向下正对滚珠盘，所述上剪切盒前侧面连接有水平推板，框架前侧对应水平推板位置安装有水平油缸，且水平油缸活塞水平正对水平推板，所述上剪切盒内台阶面与下剪切盒顶部之间左、右侧分别水平滑动安装有螺旋推板，上剪切盒内台阶状通腔下部左、右侧盒壁中分别螺合安装有中心轴线水平的螺栓，每侧螺栓一端分别伸入剪切腔中并转动连接在对应侧的螺旋推板上，位于上剪切盒盒壁外侧面的每侧螺栓上还分别螺合安装有螺母，所述下剪切盒盒体内右侧设置有进气孔、进水孔，所述下剪切盒盒体内左侧设置有排气孔、排水孔，进气孔、进水孔各自一端设置在下剪切盒盒体顶部右侧与剪切腔内连通，进气孔、进水孔各自另一端设置在下剪切盒盒体右侧壁上，排气孔、排水孔各自一端设置在下剪切盒盒体顶部左侧与剪切腔内连通，排气孔、排水孔各自另一端设置在下剪切盒盒体左侧壁上，所述框架外设置有风机、自带蓄能器的水泵、真空泵，所述风机通过管路在下剪切盒盒体右侧壁上与进气孔连通，水泵通过管路在从下剪切盒盒体右侧壁上与进水孔连通，真空泵通过管路在下剪切盒盒体左侧壁上与排水孔连通。

2.根据权利要求1所述的湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置，其特征在于：所述框架后侧还设置有剪切位移百分表，剪切位移百分表通过磁性表座吸附于框架后侧上，剪切位移百分表中两固定销分别穿过上剪切盒顶部左、右侧，再分别穿过对应侧的螺柱后插入下剪切盒顶部对应侧。

3.根据权利要求1所述的湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置，其特征在于：所述上剪切盒与传力铁块接触处设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置，其特征在于：所述上剪切盒内台阶面上还左右对称设置有一对辐射灯。

5.根据权利要求1所述的湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置，其特征在于：所述螺旋推板与上剪切盒内台阶面、下剪切盒顶部接触处还分别设置有密封圈。

6.一种基于权利要求1所述装置的湿干交替作用下岩石抗剪强度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、在下剪切盒中放入传力铁块和透水石，在透水石上放置试样，试样与下剪切盒四个接触面分别放一片滤纸，使试样中心刚好在剪切缝位置，盖上上剪切盒，打开剪切腔内的辐射灯，依次在试件顶部放上透水石、传力铁块、刚性垫片和滚珠盘；

（2）、将上剪切盒两侧的螺旋推板移至最外侧，通过拧紧螺母来固定螺旋推板；

（3）、关闭排水孔，将具有稳压功能的水泵与进水孔连接，通过水泵向剪切腔内注满水；根据试验要求的水压和湿化时间，调节水泵的水压力，并在试验要求的湿化时间内维持该水压力，岩石试样湿化结束后，卸除水泵的水压，关闭水泵的出水孔，打开下剪切盒排水孔，连接真空泵，通过真空泵将剪切腔内的水抽干，湿化过程模拟结束；

（4）、将具有温度调节功能的风机与进气孔连接，根据试验要求的环境气温，调节风机吹出气体的温度与环境温度一致，并在试验要求的风干时间内由风机向剪切腔内持续吹入空气，干燥过程模拟结束；

（5）、湿干变化环境模拟结束后，将螺母松开，移动螺旋推板至贴近试样，拧紧螺母，将两根固定销分别插入上剪切盒的孔中，固定销通过螺栓上的孔落入上剪切盒底部中心的孔中，固定螺旋推板，摇动垂直油缸的油泵手柄，使垂直油缸活塞缓缓下降，接触滚珠盘，读出垂直油缸压力表初值；

（6）、启动垂向荷载系统，施加试验预定正应力，即垂向油缸的压力表达到预定值；

（7）、在上剪切盒与水平推板相对的位置安装磁性表座与剪切位移百分表；

（8）、将水平油缸的油泵换向把推向加载端，摇动水平油缸的油泵手柄，使水平油缸的活塞缓缓伸出，接触水平推板，读出水平油缸压力表初值；

（9）、试验采用快剪法，垂向荷载保持不变，分级施加剪切荷载直至试样破坏，记录破坏时的剪切压力表最大值。