[发明专利]一种实现干湿循环和动力扰动的软岩剪切流变仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种软岩剪切流变仪，尤其涉及一种实现干湿循环和动力扰动的软岩剪切流变仪。

背景技术

岩土体的流变性质即指其随时间变化的变形性质，主要包括蠕变、松弛及弹性后效，岩土体的流变性质是在进行重大工程设计与稳定性分析时必须要考虑的重要因素。作为自然界最活跃的因素之一，水对于岩土体变形、强度性质有极大的影响，主要包括软化、冲刷、化学腐蚀、动水压力等；此外，在水利、交通、矿山等领域的施工中，爆破是进行坡形改造、地基处理、矿石开采等工作的必要程序，因此，对于这些工程边坡长期稳定性的分析，降雨和爆破振动的反复作用对岩土体流变特性的影响不可忽视。

常规剪切流变的基本步骤包括试样取样与加工、法向压力施加、逐级施加剪应力(每一级变形稳定之后施加下一级剪应力)直至试样破坏。岩土体流变性质的研究方法主要包括现场原位流变试验与室内试验，相对于现场试验，室内试验具有经济易行、数据采集与处理方便、试验条件可控性强等优点，因此室内试验现已成为研究岩土体流变性质的主要手段，但对于软岩而言，传统的室内岩石流变剪切试验仪器由于加载仪器的原因，软岩试样的尺寸相对较小，对于反应岩土体的性质不是很精确。

目前，对于动力扰动下岩土体流变性质的研究主要采用三轴卸荷流变试验的方式，对于降雨影响下岩土体流变性质的研究主要采用先对试样进行干湿循环处理再进行流变试验的方式，但这些模拟方式显然与实际中降雨与爆破的作用方式不符。此外，目前的剪切流变试验装置中，试样变形多采用千分尺或在试样表面贴应变片的方式测定，但是这些测定方式主观因素太大，如千分尺或应变片的位置、变形量大小等，且在添加动力扰动时采用自动计数方式会存在很大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种可模拟多种爆破的频率与强度，并能在流变试验过程中对试样进行干湿循环，适用于降雨和动力扰动反复作用下各类大尺寸软岩流变性质研究的实现干湿循环和动力扰动的软岩剪切流变仪。

本发明的实施例提供一种实现干湿循环和动力扰动的软岩剪切流变仪，所述平台的中间设有预定轨道和剪切流变单元，所述预定轨道包括一长边，所述剪切流变单元沿预定轨道的长边方向滑动，所述剪切流变单元连接动力扰动单元、切向加压系统、位移量测系统和拉压力测量系统，所述动力扰动单元和切向加压系统协同调整剪切流变单元的剪切力，所述位移测量系统与拉压力测量系统分别测量剪切流变单元的位移和拉压力的变化，所述剪切流变单元的上部设有干湿循环单元，所述干湿循环单元实现剪切流变单元的干湿循环，所述剪切流变单元通过法向加压系统在所述剪切流变单元的法向上预设应力。

进一步，所述剪切流变单元包括上剪切盒和下剪切盒，所述下剪切盒在上剪切盒的下方，所述下剪切盒的上部相对两侧沿预定滑轨的长边方向开有横槽，所述横槽内设有滚珠，所述下剪切盒的底部设有滚轮，所述下剪切盒通过滚轮和滚珠沿预定轨道的长边方向滑动；所述动力扰动单元包括刚性支架和振动电机，所述振动电机设在刚性支架上；所述刚性支架夹住下剪切盒的两侧，所述振动电机通过刚性支架向下剪切盒传导振动荷载。

进一步，所述振动电机是动力源与振动源结合为一体的激振源，所述振动电机包括转子轴和在转子轴两端安装的可调偏心块，所述振动电机通过转子轴及可调偏心块的高速旋转产生的离心力得到激振力。

进一步，所述干湿循环单元包括水泵、进水管、水箱、透水石、热空气发生装置和进气管，所述水箱设在上剪切盒的上方，所述透水石设在水箱内，所述进气管和进水管均贯穿上剪切盒，所述进气管连通热空气发生装置，所述进水管连通水泵，所述下剪切盒内通过水泵和热空气发生装置的作用实现干湿循环。

进一步，所述上剪切盒的上部开凹槽，所述水箱设在凹槽内，所述水箱上方设有金属盖板，所述水箱的底部开有透水孔，所述下剪切盒的一侧连接位移测量系统与拉压力测量系统。

进一步，所述切向加压系统包括杆件和滑轮系统，所述杆件包括一横杆和一竖杆，所述横杆的一端与下剪切盒固接，横杆的另一端与竖杆固接，所述竖杆连接滑轮系统。

进一步，所述滑轮系统包括五个定滑轮，所述定滑轮包括中心轴和绕中心轴旋转的柔索，所述平台的一侧设有与定滑轮数量相一致的导线支座，所述导线支座能移动，所述平台的边缘开有与定滑轮数量相一致的滑轮凹槽，所述中心轴设在滑轮凹槽内，所述柔索的一侧穿过导线支座连接竖杆，所述柔索的另一侧悬挂砝码。

进一步，所述横杆与竖杆相互垂直，并焊接为一体。