[发明专利]一种弱面直剪试验方法以及用于该方法的调距装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种弱面直剪试验方法以及用于该方法的调距装置，属于岩土工程的技术领域。

背景技术

岩体结构面是指地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带，包括层理、节理面、不整合面等。由于结构面的存在，极大地破坏了岩体的连续性和完整性，削弱了工程岩体的力学性质及其稳定性。因而，对岩体结构面的有关性质的研究意义非凡。

岩体结构面的抗剪强度参数是工程岩体稳定性分析和加固治理方案设计的重要指标，一般通过试验得到结构面的抗剪强度指标，其中小型剪力仪——岩石弱面直剪仪是常用的仪器，由于其便捷性以及操作的简易性，可用于野外现场和室内试验，同时能满足一定的精度要求，且造价低廉，因此在大多情况下，在现有的试验仪器中仍是直剪试验的首选，然而，使用此直剪仪进行弱面直剪试验依然存在下列不足之处：

(1)无论是天然的结构面还是人工制作的规则的具有一定起伏形态的结构面，由于表面的起伏，在试验的过程中会有爬坡的过程，此过程会造成通过液压千斤顶施加的法向力不稳定，在通常情况下会造成法向力的增大。

(2)在直剪试验中一般使用液压千斤顶施加法向力，若法向力减小，直接再次加压即可，但是若法向力增大，在试验过程中很难得到良好的解决。

(3)在试验的过程中，由于存在高法向应力和高切向应力，当由于爬坡而造成法向力超过设定值时，若强行对施加法向力的千斤顶减压，可能会造成减压过快或过大而达不到试验的要求精度，并且最致命的是，由于法向力减小的过快或者过大而造成在高切向应力下试样的非正常破坏，从而会导致试验的失败。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中弱面直剪仪存在的法向力不稳定、不易精确控制，从而造成试验结果不可靠的缺陷，而提供了一种弱面直剪试验方法以及用于该方法的调距装置，该试验方法试验成功率高、样品损坏率小，调距装置原理明确，操作简单，价格低廉，使用效果好，能够微调法向力而使其稳定，便于试验研究及工程应用。

实现本发明所采用的技术方案为，一种弱面直剪试验方法，包括如下步骤：

(1)将天然结构面试样或者人工制作的结构面试样放入直剪仪的下剪切盒内，安装固定上剪切盒和剪切力加压千斤顶；

(2)在上剪切盒上安装具有粗调和细调功能并且带刻度的调距装置，将法向力加压千斤顶安装于调距装置上方；

(3)法向力加压千斤顶动作，按照设计应力施加第一级法向应力，通过压力表读取施加法向力的大小，当到达设计法向力时停止加压；

(4)剪切力加压千斤顶动作施加剪切力载荷，施加剪切力载荷过程中通过压力表读取结构面试样实际承受法向力的大小，当法向力与设计法向力之间出现压力差时剪切力加压千斤顶停动，通过调距装置调节上剪切盒与法向力加压千斤顶的间距，调节至法向力等于设计法向力，剪切力加压千斤顶继续动作施压；

(5)施加剪切力载荷过程中重复步骤(4)至第一级法向应力的试验结束；

(6)第一级法向应力的试验结束后依次卸除剪切力载荷和法向力载荷，随后施加第二级法向应力，剩余级数法向应力的试验依此类推。

步骤(4)中通过调距装置调节上剪切盒与法向力加压千斤顶的间距的具体内容为，当压力差大于0.05MPa时，首先通过旋转调距装置的粗调旋钮调节上剪切盒与法向力加压千斤顶的间距，使得压力差缓慢减小至0.05MPa，随后旋转调距装置的细调旋钮细调上剪切盒与法向力加压千斤顶的间距，调节至法向力等于设计法向力；当压力差不大于0.05MPa时，直接旋转调距装置的细调旋钮细调上剪切盒与法向力加压千斤顶的间距，调节至法向力等于设计法向力。

进行各级法向应力的试验前将调距装置的刻度调零。