[发明专利]用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置及其试验方法

说明书

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置及其试验方法。本发明公开了用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置，包括主机、剪切试验机，还包括裂缝面积测量仪、岩石试样模具盒、岩石试样剪切盒，所述岩石试样模具盒与岩石试样剪切盒相匹配；本发明还公开了用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置的试验方法，包括岩石破裂面面积的测量步骤、剪切试样的制作步骤、岩石裂缝抗剪强度测量步骤；本发明提供了用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置及其试验方法，它能够很好的适用与各种破裂角度的岩石，还能适用于任意形状大小的岩石试块；可以克服以前制作试样时对原位岩石应力的扰动，避免了测试结果的不精确。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置及其试验方法。

背景技术

随着我国经济实力的稳步提升，和中央“一带一路”线路的提出，人们对石油、天然气、矿产资源和高铁的数量和质量要求也越来越高，而这些资源的开采和高铁等项目的建设都离不开对地下岩体稳定性和变形的研究。而关于岩石稳定性的一个重要因素就是岩石的抗剪强度，特别是岩石的峰值后抗剪强度，因此这些都需要研究岩石破裂面的抗剪强度。

道路交通、水利水电、能源、国防工程以及采矿工程等国家重点工程项目都离不开研究岩体，如地下工程围岩、边坡岩体、地基岩体等的变形破坏和稳定性，而这一切都与岩石或者岩体内存在的原始裂缝有关；因此研究已经断开的岩石或者裂缝延伸但没有断开的岩石的抗剪强度就显得十分重要。

地质活动，如地震、火山喷发、构造运动等都是具有方向上的不确定性的特点，同时，人类工程活动的开挖、爆破、掘进、钻井等也会有方向的不确定性，因而这会导致岩石破裂方向不尽相同，有水平的，有垂直的，有大倾斜的，也有小角度破裂的，并且形成的裂缝数量也或多或少不一样；而在现今技术条件下，人们在不知道原始裂缝分布方向时，大多选择垂直于地表钻探取样，因此取出的岩石试样中裂缝分布也千差万别。

过去研究岩石抗剪强度时，选择的方法多是先钻芯取样，然后将试样送去工程加工成需要的标准试样，然后再在剪切机上进行剪切。但是，在加工岩石试样时，会耗费大量的人力、物力和财力，而且制作岩石试样时或多或少会对原始裂缝产生破坏影响，对于没有断开的岩石试样一定会产生额外的应力，甚至是使原本没有断开的试样直接断开了，这会很大程度上影响实验的结果，甚至对于后一种情况，这样的实验结果直接是不能用的。

发明内容

针对现有背景技术存在的不足，本发明提供了用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置及其试验方法，它能够很好的适用与各种破裂角度的岩石，还能适用于任意形状大小的岩石试块；可以克服以前制作试样时对原位岩石应力的扰动，避免了测试结果的不精确。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

用于任意角度岩石破裂面的剪切试验装置，包括主机、剪切试验机，还包括裂缝面积测量仪、岩石试样模具盒、岩石试样剪切盒，所述岩石试样模具盒与岩石试样剪切盒相匹配，所述主机与剪切试验机电连接，所述剪切试验机包括竖向轴力施加机构和水平剪切力施加机构；

所述裂缝面积测量仪包括木质支架，所述木质支架上设有测试平台和试样放置台，所述试样放置台位于测试平台的下方，所述测试平台的中心位置设有矩形通孔，所述矩形通孔的外围设有参照标尺，所述测试平台的上表面设有铁质支架，所述铁质支架上可拆卸连接有相机，所述相机与矩形通孔相对应；

所述岩石试样模具盒包括上盒和下盒，所述上盒与下盒可拆卸连接，所述上盒的上表面和下表面均设有开口，所述下盒的上表面设有开口；

所述的岩石试样剪切盒包括上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒和下剪切盒相对称，所述上剪切盒和下剪切盒的左右两侧面均设有支耳、前后两侧面均设有对中缺口。