[实用新型]一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学测试技术领域，具体为一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置。

背景技术

地球表层的大多岩体，在漫长的地质历史条件下，岩体中会形成各种原生或次生的结构面，如层理、节理、片理、褶皱、弱面等，这些发育有呈定向规律分布的优势层面的岩体可视为广义的层状岩体。受层面倾角影响，层状岩体的变形和强度表现出明显的各向异性特征，给实际工程设计和层状岩体稳定性评价带来巨大困难。

层状岩石的研究早期主要的研究内容是如何确定层状岩石的弹性参数，为了解决这一问题，多种假设理论被提出，主要有：层状正交各向异性体、正交各向异性理论、层状正交介质等效模型等，其中影响范围的假设为等效均质横观各向同性介质。当采用这种理论假定下，岩石的弹性力学特性由六个变量控制：各向同性平面的法向量（或其产状）、五个弹性力学参数：平行横观各向同性平面的弹性模量、平行横观各向同性平面的泊松比、垂直各向同性平面的弹性模量、垂直各向同性平面的泊松比、垂直各向同性平面的剪切模量。

一般而言，为了测定岩石中以上的六个变量，将野外采集的岩块按不同方位进行切割，形成不同层面倾角的小岩块，然后钻芯取样，最后切割、磨平，得到最终岩石试件。并将这些不同层面倾角的岩石试件分别开展单轴压缩试验，最后分析试验结果得到以上六个变量。由于研究过程中需要采取各个不同层面倾角的试件并开展多次试验，如文（刘运思, 等.横观各向同性岩石弹性参数及抗压强度的试验研究[J]. 中南大学学报. 2013, 44(8): 3398-3405.）中为了测定板岩的弹性参数，开展了7个不同层间倾角的38次试验，文（黄青,等.层状各向异性岩体的室内单轴压缩试验分析[J]. 长江科学院院报. 33(5): 58-63.）中为了测定灰岩的弹性参数，开展了7个不同层间倾角的42次试验。使得测定层状岩石变形参数过程繁复，且成本居高不下，严重的制约了工程应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

一种测定层状岩石各向异性变形参数的装置，包括压力室，压力室的底部设置有底座，底座上设置有第二钢垫块，底座的顶面设置有球形凹槽，第二钢垫块的底面为与球形凹槽适配的球面，轴向加载千斤顶贯穿压力室顶部的开口，轴向加载千斤顶的底部设置有聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板与第一钢垫块相抵接触，第一钢垫块和第二钢垫块之间夹有层状岩石试件，轴向加载千斤顶与压力室顶部的开口的内壁之间设置有密封圈，压力室的下部侧壁开设有液压油入口，压力室的上部侧壁开设有压力室排气孔。

如上所述的层状岩石试件顶端和第一钢垫块之间通过环形橡皮套膜包裹；层状岩石试件底端和第二钢垫块之间通过环形橡皮套膜包裹。

本实用新型相对于现有试验技术具有以下有益效果：

（1）所需样品较少，可仅采用一个层状岩石试验即可获取控制层状岩石力学性质的6个变量；

（2）流程简单，无需开展多次试验，仅需针对单个样品，依次进行静水压加载与侧压条件下轴向压缩加载试验。在一次试验内即可获取岩石的变形参数。

（3）在试验过程中，将直接测定层状岩石试件的各向同性平面方向，无需在试验前进行估测。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图；

图2为轴向加载前层状岩石试件顶端无侧向滑移时的结构状态示意图；

图3为轴向加载后层状岩石试件顶端无侧向滑移时的结构状态示意图。

其中：1-可滑移轴向加载装置；2-密封圈；3-环形橡皮套膜；4-压力室；5-一侧的应变花；6-层状岩石试件；7-球状底座；701-球形凹槽；8-第二钢垫块；9-液压油入口；10-静水压力；11-压力室排气孔；101-轴向加载千斤顶；102-聚四氟乙烯板；103-第一钢垫块；104-轴向压力。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例对实用新型的技术方案做进一步的描述。

实施例：