[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

说明书

技术领域

本发明涉及岩石抗剪测试领域，具体是一种湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置及测试方法。

背景技术

由于已有的岩石直剪试验装置的设计没有考虑岩石所处环境条件的模拟和试验方法没有涉及岩石试样的环境作用过程，不能模拟水位变动引起的“湿干”变化环境，导致其不能准确的测得水位变动带（如水库消落带、天然河流岸坡水位变动带、海岸水位变动带、水工隧洞水位变动带等）内岩石的抗剪强度。而水位变动带内岩石的抗剪强度，作为评价涉水工程岩体力学性质的重要强度参数，在进行涉水边坡、隧洞等岩体工程破坏机制研究和稳定性评价方面均有重要的应用价值。

发明内容本发明的目的是提供一种湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置及测试方法，以解决现有技术岩石直剪试验中不能考虑岩石所处环境条件的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

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。

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。

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。

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。

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。

一种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；