[发明专利]一种考虑浸泡-风干循环水岩作用的岩石剪切盒

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学试验领域中的直剪试验装置，可用来研究库岸边坡岩体在浸泡-风干循环作用下力学性质劣化规律和机理。

背景技术

在库水大幅度涨落的条件下，消落带部分岩土体周期性处于疏干和饱和交替的动态，地下水时而受库水补给，时而排出，使岸坡部分岩土体处于浸泡-风干的交替动态，这种饱水-风干交替作用对岩土体来说是一种“疲劳作用”，将造成岩体性质劣化，每一次的效应可能并不一定很显著，但多次重复作用后，损伤效应可能会累积性发展，直到灾变发生。

较多学者对水-岩作用下岩石的抗压、抗拉等物理力学性质的劣化规律进行了较多研究，针对库岸边坡消落带岩体的抗剪力学特性研究很少，同时，研究条件多基于岩石饱和、短期或者长期浸泡，很少考虑水压力升降变化和浸泡-风干循环作用的影响，关键的是目前还没有可以模拟这些因素的试验仪器，因此，本课题拟结合消落带的实际赋存环境，在现有岩石直剪仪的基础上，研发一种考虑浸泡-风干循环水岩作用的岩石剪切盒。预期研究成果对库区大量存在的库岸边坡的长期变形分析和稳定性评价具有重要的现实意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种可以模拟库水位升降变化和浸泡-风干循环过程的剪切盒，以满足库岸边坡水—岩相互作用研究的实际需要。

本发明的目的是这样实现的：一种考虑浸泡-风干循环水岩作用的岩石剪切盒包括试样剪切盒、浸泡容器、水路控制系统、风干系统、压力控制系统；

剪切盒置于浸泡容器内，水路控制系统、风干系统、压力控制系统与浸泡容器内部联通；

剪切盒上方设有竖向加压装置，所述竖向加压装置包括竖向传力杆，及给竖向传力杆施加压力的竖向荷载压头，竖向传力杆一端设在浸泡容器内与剪切盒上表面相接触、另一端设在浸泡容器外，在竖向传杆与浸泡容器外表面之间设有竖向位移传感器；

所述的剪切盒至少一个侧面设有侧向加压装置，所述侧向加压装置包括水平传力杆，及给水平传力杆施加压力的水平荷载压头，水平传力杆一端设在浸泡容器内与剪切盒侧面相接触、另一端设在浸泡容器外，在水平传力杆与浸泡容器外表面之间设有水平位移传感器。

进一步讲，剪切盒包括上剪切盒、下剪切盒、剪切盒支座、剪缝调节垫片、传力支座；

上剪切盒位于下剪切盒上方，上剪切盒上部外表面设有滚轴，下剪切盒固定在剪切盒支座上；

所述剪缝调节垫片设在上剪切盒与下剪切盒的接缝处。

进一步讲，水路控制系统包括水阀、水泵、储水箱，水管一端与浸泡容器连通、另一端与储水箱连通，水阀、水泵设在水管上。

进一步讲，风干系统包括电阻丝、鼓风装置、排气螺栓；

通风管一端与浸泡容器连通、另一端与鼓风装置连通，电组丝设在浸泡容器与鼓风装置之间的通风管上；

所述排气螺栓置于浸泡容器上部。

进一步讲，压力控制系统包括压力气囊、气压调节阀、压力表、储气瓶，储气瓶、压力表、气压调节阀、压力气囊依次串联；

所述压力气囊为一种橡胶气囊，置于浸泡容器内。

本发明提供的考虑浸泡-风干循环水岩作用的岩石剪切盒，该仪器浸泡容器的水压力由外接压力控制器进行控制，可以模拟不同的库水压力条件。

本发明提供的考虑浸泡-风干循环水岩作用的岩石剪切盒，在浸泡容器上方设置排气螺孔，浸泡容器下方设置水阀，设置储水箱能通过水泵随时进水和排水。

本发明的技术方案：一种考虑浸泡-风干循环水岩作用的岩石剪切盒，剪切盒上方加竖向荷载，侧方加水平荷载，竖向荷载和水平荷载均利用现有的岩石直剪仪进行施加；

本发明采用的剪切盒，可以实现岩样的有压浸泡，在饱水或有水压力的状态下进行直接剪切试验，也可以将水排出，岩样在风干状态下进行直接剪切试验，也可以在多次浸泡-风干循环之后进行直接剪切试验。这些过程的实现，可以为库岸边坡消落带库水位升降的实际情况提供很好的模拟平台，为库水长期作用下边坡岩体的抗剪性能劣化规律提供良好的试验平台，为库岸边坡的长期变形稳定分析提供准确、合理的力学参数。

附图说明

图1为本装置结构方框图。

图2为本装置结构方框图结构示意图。

图3为剪切盒结构示意图。

图4为滚轴俯视图。

图5为透水板俯视图。