[发明专利]一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置

权利要求书

1.一种堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置包括反力架、下剪切盒、上剪切盒、箱体、孔隙水压力计、加载板、垂直位移计、水压调节单元一、水压调节单元二、流量计、滚轮装置、力传感器、水平位移计、竖直伺服电机、垂直应力加载装置、剪切应力加载装置和水平伺服电机；

所述箱体通过滚轮装置放置于反力架内部，能沿反力架水平移动；所述水平伺服电机固定于反力架的侧板上，其输出端安装有剪切应力加载装置；剪切应力加载装置与箱体接触；水平位移计用于采集箱体的水平位移；

所述下剪切盒的底部固定于箱体内部中间位置处，侧板顶部放置有上剪切盒；下剪切盒与上剪切盒连通；上剪切盒的侧板顶部通过第一密封板与箱体的侧板顶部密封连接，形成位于矩形剪切盒与箱体之间的密封的左侧水室和右侧水室；下剪切盒与左侧水室和右侧水室接触的两侧板以及上剪切盒与左侧水室和右侧水室接触的两侧板上均开有透水孔；水压调节单元一通过管道伸入左侧水室内部，用于调节左侧水压，管道上安装有流量计；水压调节单元二通过管道伸入右侧水室内部，用于调节右侧水压，管道上安装有流量计；通过水压调节单元一和水压调节单元二控制左侧水室和右侧水室的水压，产生压差，达到渗流的效果；

所述力传感器的一端固定与反力架内部，穿过箱体，另一端与上剪切盒接触；力传感器和箱体的接缝处设置有活塞，起密封作用，防止液体从力传感器和箱体的接缝处漏出；下剪切盒用于放置岩石试样，上剪切盒用于放置堆积体试样，堆积体试样与岩石试样相接触的界面为堆积体-岩石界面；所述孔隙水压力计放置于堆积体-岩石界面处；加载板放置于堆积体试样顶部，侧面与上剪切盒的内侧接触，两者的接触处设置有第二密封板；竖直伺服电机固定于反力架的顶板上，其输出端安装有垂直应力加载装置；垂直应力加载装置与加载板接触；所述垂直位移计用于采集加载板的垂直位移；

第一密封板包括上刚性板、下刚性板和橡胶轴；上刚性板和下刚性板均为L形板；所述上刚性板的一端固定于上剪切盒顶部，另一端与下刚性板的表面紧密接触；所述下刚性板的一端固定于箱体顶部，另一端与上刚性板的表面紧密接触；上刚性板和下刚性板形成的空间中放置有橡胶轴；下刚性板上开有通孔，用于水压调节单元一和水压调节单元二的管道的通过，进而伸入到左侧水室和右侧水室内部。

2.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置还包括水平控制杆；水平控制杆的一端固定于箱体内部，另一端与下剪切盒的外侧面接触，用于支撑下剪切盒，保证下剪切盒和箱体固定。

3.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于该装置还包括透水板；透水板置于上剪切盒的凹槽中，位于透水孔处，用于均匀分配从透水孔流入的液体，使液体压力均匀分布在堆积体试样两侧。

4.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于所述下剪切盒是由前、后、左、右和底部五块钢板组成的矩形空心盒，为可拆装结构，通过螺栓连接，便于岩石试样的拆装；与左侧水室和右侧水室接触的两块钢板上均匀布置三排透水孔，每排四个透水孔，透水孔直径为20mm，透水孔中心横向间距100mm、垂向间距50mm，用于渗流时液体通过。

5.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于所述上剪切盒是由前、后、左、右四块钢板组成的矩形空心盒，为可拆分结构，通过螺栓连接；与左侧水室和右侧水室接触的两块钢板上均匀布置三排透水孔，每排四个透水孔，透水孔直径为20mm，透水孔中心横向间距100mm、垂向间距50mm，用于渗流时液体通过。

6.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于下剪切盒与箱体以及上剪切盒与箱体的连接处均安装有密封条。

7.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于所述垂直应力加载装置和剪切应力加载装置的结构相同，均包括加载机、伸缩器、压头和压力传感器；所述加载机与电机输出端连接，压头通过伸缩器与加载机连接，压头与箱体或加载板接触；压力传感器安装于压头上。

8.根据权利要求1所述的堆积体-岩石界面剪切渗流耦合试验装置，其特征在于下剪切盒、上剪切盒和箱体的中心线重合。