[发明专利]一种干湿循环过程中岩石的压剪试验装置有效

专利信息
申请号: 201510677617.1 申请日: 2015-10-15
公开(公告)号: CN105181483A 公开(公告)日: 2015-12-23
发明(设计)人: 吴平;郭杨;崔伟;杨大顺 申请(专利权)人: 安徽省建筑科学研究设计院
主分类号: G01N3/24 分类号: G01N3/24;G01N3/02
代理公司: 合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙) 34118 代理人: 王挺
地址: 230001 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 干湿 循环 过程 岩石 试验装置
【说明书】:

技术领域

发明属于岩土工程领域,具体涉及一种干湿循环过程中岩石的压剪试验装置。

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: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,引起其强度(特别是抗剪强度参数)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。

测定岩石抗剪强度的室内试验常用方法有:直剪试验、压剪试验以及三轴压缩试验。压剪试验常见的有变角压剪试验、扭转试验、直剪仪压剪试验等,其中变角压剪试验是最常用的室内岩石抗剪强度测定方法,具有设备简单、操作方便等优点。变角剪切试验利用压力试验机施加垂直荷载,通过特制的角膜使岩块试样沿一个剪切面剪断,通过改变剪切面的角度可以获得一系列岩块破坏时的正应力和剪应力,从而绘制出强度包络线,求得岩石的内摩擦角和内聚力等力学参数。

对库水位周期变化条件下处于干湿循环过程中岩石特性的传统测试方法是:依据《水电水利工程岩石试验规程》(DL/T5368-2007)将立方体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,此为“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。但是目前对于干湿循环作用对岩石的力学特性(抗剪强度)的影响试验研究存在试验仪器复杂、操作繁琐及费用昂贵等缺点,对于模拟干湿循环中岩石的剪切试验的仪器较少。

发明内容

本发明提供了一种干湿循环过程中岩石的压剪试验装置,该装置结构简单、便于操作、成本低廉,可以灵活地调节试样剪切面的角度,可以准确的模拟经干湿循环作用下的岩石状态,并测量其力学参数。

为了实现本发明的目的,本发明采用了以下技术方案:

一种干湿循环过程中岩石的压剪试验装置,包括变角压剪单元,以及垂直施加载荷于变角压剪单元上的压力机,该装置还包括储液器、对变角压剪单元内岩样进行饱水处理的注水设备、对变角压剪单元内岩样进行热气干燥处理的加热设备,所述变角压剪单元位于储液器内,所述储液器与注水设备、加热设备相通。

进一步的技术方案:所述注水设备包括水泵,所述水泵与储液器进水口相通,所述水泵与储液器进水口之间的管路上设有流速调节器,所述储液器靠近上方位置处还设有出水口。

进一步的技术方案:所述加热设备包括鼓风机,所述鼓风机与储液器进风口相通,所述鼓风机与储液器进风口之间的管路上设有温控加热单元,所述储液器上还设有出风口。

进一步的技术方案:所述压力机包括千斤顶、球角压头、以及驱动千斤顶运动的油路单元,所述千斤顶的球面端与球角压头的球面端活动连接,所述储液器顶部设有密封盖板,所述与千斤顶连接的球角压头的平面端穿过密封盖板垂直作用于变角压剪单元上;所述球角压头上连接有支杆,所述支杆与用于测量岩样剪切破坏时垂直位移值的位移计的触头相接触,所述支杆轴向位于水平方向。

进一步的技术方案:所述变角压剪单元包括用于承载压力的上夹槽、位于储液器底部的下夹槽、用于调整剪切面角度的变角板,所述上夹槽、下夹槽槽口相对且槽内分别卡设有所述变角板,所述上夹槽的槽壁上设有供第一固定螺栓通过并将上夹槽与变角板进行固定连接的第一弧形螺栓孔,所述下夹槽的槽壁上设有供第二固定螺栓通过并将下夹槽与变角板进行固定连接的第二弧形螺栓孔,所述的第一弧形螺栓孔与第二弧形螺栓孔的曲率中心重合,所述上夹槽、下夹槽处的变角板关于所述曲率中心对称布置,所述两个变角板分别包括第一直角垫板、第二直角垫板,所述第一直角垫板、第二直角垫板的板面垂直于上夹槽、下夹槽的槽壁,第一直角垫板、第二直角垫板的直角相对布置并构成用于容纳岩样的空腔,所述第一直角垫板一侧板面以及第二直角垫板的一侧板面分别平行于岩样的一组相对面,且所述第一直角垫板一侧板面以及第二直角垫板的一侧板面分别位于岩样剪切面的两侧,所述岩样剪切面垂直于第一直角垫板所述的一侧板面,所述变角板还包括设在板面上用于调节剪切面角度的供第三固定螺栓通过的若干刻度孔,所述第三固定螺栓垂直于上夹槽、下夹槽的槽壁且挡靠在的槽端外。

进一步的技术方案:所述油路单元包括油泵、基座、油管,所述油泵与油管相连,所述油管穿过基座并作用于千斤顶,所述油泵与基座之间设有换向阀,所述基座上设有与基座内油管相通的囊式储能器以及压力表。

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