[发明专利]隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置及测试方法，其包括数据采集装置和该装置的测试方法，该装置包括支撑结构和压力装置；该装置的测试方法包括步骤S1～S6。本发明测量结果精确，同时通过可伸缩支腿以及关节轴承可适应任意产状的结构面，并且该仪器可进行拆卸，便于携带，利于在野外就地进行测量；另外通过采用液压千斤顶，可提供较大的动力源，保证刀片可以顺利的嵌入进结构面。

技术领域

本发明涉及岩石力学试验设备技术领域，具体涉及一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置及测试方法。

背景技术

岩体是岩块和结构面组成的地质体，对于节理发育的岩体，其强度往往由结构面的空间组合关系和结构面抗剪强度控制。在隧道修建前，须事先测出隧道围岩结构面的抗剪强度，以便为隧道的设计和施工提供可靠的依据。

目前，隧道围岩(岩体)结构面抗剪强度的方法主要为斜板劈裂试验法。该方法需要在现场原位切割较大尺寸的围岩试体，再在室内进行抗剪强度试验。其试验结果基本可以反映结构面的抗剪强度，但是存在一些不足。其一、室内试验获取结构面强度时，所取的岩体发生了扰动，虽然模拟了地应力条件，但无法真实反映地应力和渗流场耦合条件下岩体结构面的状态，得出的数据与真实数据有一定的误差，测试结果的可靠性有待提高；其二、试验需要使用钻机、风镐等机械设备在现场凿出所需规格的围岩(岩石)试体，因此试验需要耗费大量的人力物力，且在狭小空间不利于开展；其三、需要进行切割取样，试体或试验设备搬运等操作，在短时间内不能得出大量数据，效率低。

而岩体结构面抗剪强度通常又是研究人员和工程技术人员很关心的一个力学参数。因此如何能在野外便捷、快速又准确的获取计算岩体结构面抗剪强度所需相关数据已成为该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置以及该采集装置的测试方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其包括支撑结构和压力装置，支撑结构包括钢架，钢架下端通过伸缩机构连接有地锚，且钢架上设置有横梁；地锚上设置有膨胀螺栓，且钢架和地锚均与伸缩机构铰接；压力装置通过关节轴承与设置在钢架上的滑槽连接，关节轴承上设置有蝶形螺栓；压力装置上连接有旋转上升器，旋转上升器上安装有刀片，刀片上设置有刻度线，且旋转上升器和固定刀片之间设置有数显式压力传感器。

进一步地，压力装置为液压千斤顶，液压千斤顶通过进油路管道和出油路管道与液压脚踏器构成液压回路；进油路管道上依次设置有液压油箱、截止阀和单向阀，出油路管道上设置有单向阀。

进一步地，钢架上还设置有与其铰接的辅助支架，辅助支架包括辅助伸缩杆，辅助伸缩杆上铰接有地锚。

进一步地，钢架为方形框架结构，钢架的四只角上均通过伸缩机构连接有地锚，且钢架和地锚均与伸缩机构铰接。

进一步地，相邻的两个伸缩机构之间设置有横梁。

进一步地，钢架上设置有提手。

一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置的测试方法，其包括以下步骤：

S1：将上述采集装置通过地锚固定在待检测的岩体表面上，并调整伸缩机构使钢架上的横梁平行于岩体结构面；

S2：松动关节轴承上的蝶形螺栓，滑动滑槽内的关节轴承，移动压力装置至钢架的中心；

S3：调整伸缩机构和关节轴承以调整刀片与岩体结构面的角度与相对位置，直至刀片的轴面与岩体结构面处于同一平面；之后，调整旋转上升器使刀片接近岩体结构面并旋紧蝶形螺栓；