[发明专利]一种岩土材料界面剪切试验装置及方法

权利要求书

1.一种岩土材料界面剪切试验装置，其特征在于：包括空气压缩机、载荷控制仪、水泵、围压控制仪、数据采集仪、计算机及试样界面剪切机构；所述空气压缩机的压缩空气输出口通过载荷控制仪与试样界面剪切机构相连，空气压缩机作为试样界面剪切机构施加载荷力的动力源，载荷控制仪用于调控载荷力的大小；所述水泵的进水口与水源相连，水泵的出水口通过围压控制仪与试样界面剪切机构相连，水泵作为试样界面剪切机构施加围压的动力源，围压控制仪用于调控围压的大小；所述数据采集仪分别与载荷控制仪和围压控制仪相连，通过数据采集仪对载荷力调控数据和围压调控数据进行记录；所述计算机与数据采集仪相连，通过计算机对数据采集仪记录的数据进行导出和分析；所述空气压缩机和水泵的控制端均与计算机相连，空气压缩机和水泵的启停均由计算机进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种岩土材料界面剪切试验装置，其特征在于：所述试样界面剪切机构包括加载平衡框架、气缸及压力室；所述气缸竖直固装在加载平衡框架顶部，且气缸的活塞杆朝下设置，气缸的进排气口与载荷控制仪相连；所述压力室固装在加载平衡框架底部，压力室顶部设有可拆卸式封盖，在封盖中心开设有圆孔，所述气缸的活塞杆穿过封盖中心圆孔，并延伸至压力室内部，活塞杆与封盖中心圆孔密封滑动配合；在所述压力室的底板上开设有围压进水孔，围压进水孔与围压控制仪相连；在所述封盖上开设有围压排水孔，围压排水孔处连接有截止阀；在所述气缸的活塞杆与封盖之间安装有位移传感器，通过位移传感器测量活塞杆的下移行程，位移传感器的数据输出端与数据采集仪相连。

3.一种岩土材料界面剪切试验方法，采用了权利要求1所述的岩土材料界面剪切试验装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：制备岩土材料试样，岩土材料试样分为A试样和B试样，A试样与B试样的材料不同，A试样与B试样的形状相同且均为半圆柱形，将A试样与B试样扣合在一起可形成一个完整圆柱；

步骤二：准备两个压头，分别作为上压头和下压头，上压头与下压头的形状相同，均采用圆柱形结构，且上压头和下压头与岩土材料试样的直径相等；上压头和下压头的其中一个端面采用阶梯面，且阶梯面的形状为半圆形；

步骤三：将下压头的阶梯面朝上放置，在阶梯面的缺口处放置一块可压缩垫块，并记为下可压缩垫块，下可压缩垫块可将下压头补缺为一个完整的圆柱；

步骤四：将呈扣合状态的岩土材料试样对齐放置到下压头上表面；

步骤五：将上压头的阶梯面朝下对齐放置到岩土材料试样顶端，并在阶梯面的缺口处放置一块可压缩垫块，并记为上可压缩垫块，上可压缩垫块可将上压头补缺为一个完整的圆柱，同时保证上压头和下压头的阶梯面缺口之间相差180°的相位角；

步骤六：在上压头、岩土材料试样及下压头外部密封包裹一层橡皮膜，且在橡皮膜与上压头和下压头之间利用橡皮筋进行封口，此时构成了试样密封组合体；

步骤七：将试样密封组合体竖直放入压力室内，然后利用封盖将压力室进行完全密封；

步骤八：启动空气压缩机，使气缸动作，以控制活塞杆下移，直到活塞杆端部顶靠在上压头的上表面，同时将位移传感器调零；

步骤九：打开截止阀，使压力室内部与大气相通，然后启动水泵，向压力室内部注水，直到围压排水孔有水流出，说明压力室内部的空气被完全排出，此时停止注水，并关闭截止阀；

步骤十：再次启动水泵，并通过围压控制仪将围压调整到设定值，然后重新启动空气压缩机，并通过气缸的活塞杆对上压头施加设定的载荷力，直到完成界面剪切试验。