[发明专利]一种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程领域，具体涉及一种用于测量干湿循环过程中岩石剪切蠕变特性的试验装置。

背景技术

库水位周期性变化引起岩土体总是处于“干燥-饱水”作用状态，由此引起的工程地质灾害已经引起了众多学者和工程界的重视，研究水岩相互作用成为岩土工程中的热点问题。水岩相互作用主要表现为：(1)水岩相互作用使得岩土体的矿物成分、孔隙度、胶结物及其排列组合方式发生变化，从而引起岩石损伤，引起其抗剪强度参数发生大幅度降低，导致软岩的破坏，甚至引起库岸边坡的失稳，对岩土工程的长期稳定性产生威胁；(2)赋存于干湿循环过程中岩体长期在应力场作用下会产生“蠕变”现象，岩体的蠕变特性决定岩体在应力作用下，变形会随时间逐渐增加，最终导致岩体蠕变破坏。水岩相互作用使得岩体内部发生变化，致使岩石损伤，更易于发生蠕变。

依据《水电水利工程岩石试验规程》(DL/T5368-2007)，将岩样全部浸入水中自由吸水48小时后取出，将该岩样放入干燥箱，进行45℃下干燥24小时后取出，即为一个“干燥-饱水”循环过程。此方法较为准确的模拟库水位周期变化下处于干湿循环过程中岩石的状态。对于干湿循环作用对岩石的影响研究主要集中于经过不同次数干湿循环作用后岩石力学特性的研究，研究干湿循环作用中岩石蠕变特性目前还处于起步阶段，定量的测定有关重要参数的试验很少，特别是抗剪强度参数，从而限制了岩石流变理论体系的发展。

发明内容

本发明提供了一种用于测量干湿循环过程中岩石剪切蠕变特性的试验装置，该装置结构简单、成本低廉，可以对模拟库水位周期性变化条件下经过不同干湿循环次数后的岩石试样的变形量、抗剪强度参数、破坏模式等进行实时观测和测量。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置，包括对岩石试样进行施压的加载装置、对施压后岩石试样形变进行测量的测量装置，以及对岩石试样做干湿循环处理的干湿循环装置；该试验装置还包括与所述干湿循环装置相通的用于容纳岩石试样的盒体，所述盒体沿着岩石试样的剪切面分离形成第一剪切半盒、第二剪切半盒，所述第二剪切半盒通过固定装置固定，所述的加载装置沿着剪切面、以及与剪切面垂直的方向施压于第一剪切半盒上。

进一步的技术方案：所述干湿循环装置包括对岩石试样进行饱水处理的注水设备、以及对岩石试样进行热气干燥处理的加热设备，所述注水设备、加热设备与盒体内部相通，所述盒体上还设有水汽出口。

进一步的技术方案：所述岩石试样的剪切面位于水平面内，所述第一剪切半盒、第二剪切半盒为方形结构且上下布置；所述加载装置包括垂直加载单元和水平加载单元，所述垂直加载单元包括沿垂直方向作用于第一剪切半盒顶面的垂直千斤顶，所述水平加载单元包括沿水平剪切方向作用于第一剪切半盒侧面的水平千斤顶。

进一步的技术方案：所述盒体内岩石试样与盒体之间设有方形结构的渗水层，所述渗水层与盒体之间的间隙构成盒内水或热气的通道，所述渗水层在层厚方向上均匀设有若干圆柱孔。

进一步的技术方案：所述测量装置包括固定在磁性表座上的垂直位移计和水平位移计，所述垂直位移计的触头与连接在垂直千斤顶上的垂直位移支杆相接触，所述水平位移计的触头与连接在水平千斤顶上的水平位移支杆相接触，所述的垂直位移支杆长度方向与垂直千斤顶的施力方向垂直，所述的水平位移支杆长度方向与水平千斤顶的施力方向垂直。

进一步的技术方案：所述注水设备、加热设备通过第一三通与盒体内部相通，所述注水设备与第一三通之间设有进水阀，所述加热设备与第一三通之间设有进气阀；所述第一剪切半盒顶面依次设有沿水平方向布置的垫板、第一传压板，第一传压板通过滚动轴承与垂直千斤顶的活塞端板接触；所述第一传压板、垫板上设有供所述第一三通出口支管与盒体内部相通的孔，其中第一传压板上的孔贯穿第一传压板侧边与下板面。

进一步的技术方案：所述水汽出口位于第二剪切半盒的底面，所述水汽出口与第二三通其中一个支管相通，第二三通另外两个支管上分别设有排气阀、排水阀。

进一步的技术方案：所述第一剪切半盒侧面依次布置有与所述第一剪切半盒侧面平行的推板、第二传压板，所述第二传压板与所述水平千斤顶接触。