[发明专利]一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置

说明书

本发明公开了一种堆积体‑岩石界面剪切渗流耦合试验装置，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。本装置不仅能实现复杂界面性质的堆积体‑岩石界面剪切力学性质研究，同时还可进行模拟不同埋深的堆积体‑岩石界面的剪切渗流耦合状态下的试验研究。通过改变剪切盒两侧的渗透压力，进行水的渗流侵蚀、软化等作用下堆积体‑岩石界面剪切强度变化规律及变形性质的试验研究。

技术领域

本发明涉及岩土体力学性质测试领域，具体是一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置。

背景技术

堆积体包括冲积物、洪积物、坡积物及人工填筑体等自然或人为的堆填筑土体或土石混合体。堆积体斜/边坡一般是由上覆堆积体和下覆基岩组成，坡体整体稳定性主要受这两者影响，其中上覆堆积体和下覆基岩的交界面称为基覆界面。堆积体斜/边坡的破坏大都沿基覆界面发生，尤其是堆积体滑坡造成地表出现较多裂隙时，降雨或地表水渗入基覆界面，进一步劣化此界面的力学性质，促进其沿界面侵蚀破坏。

此外，在外部荷载或自身重力的作用下，堆积体与岩石接触面处常发生较大的剪切错位变形。这种剪切变形和渗流作用共同劣化堆积体斜/边坡的稳定性，对边坡的整体稳定性造成威胁。因此，开展剪切-渗流耦合作用下堆积体与岩石接触面力学行为试验研究具有重要的理论意义及工程实用价值。

堆积体-岩石界面的剪切力学性质受其岩石种类、岩石表面粗糙起伏形态、上覆土体的类型、级配和含石量、渗流侵蚀条件等因素的影响，采用传统的试验仪器获取界面的动态剪切及渗流力学参数效果不佳。现有涉及界面抗剪强度特性的仪器大部分具有操作不便、试验精度不够等缺陷，如申请号201510836695.1和201610391482.7的文献所涉及的装置操作复杂，试验数据采集精度不高，同时不可进行渗流试验，无法考虑水流渗流侵蚀软化作用对堆积体-岩石界面力学性质的影响。又如申请号201510214711.3的文献公开了适用于土体水平接触面剪切变形的水平渗透仪，虽可以进行剪切渗流耦合试验，但剪切变形距离存在限制，无法实现大剪切变形下的渗流试验。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种堆积体-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；