[发明专利]用于表面裂隙岩块拉剪强度测试试件及拉剪强度测试方法

说明书

本发明公开了用于表面裂隙岩块拉剪强度测试试件及拉剪强度测试方法。本发明所述用于表面岩块拉剪强度测试的试件，其整体外观呈正方体，于试件一表面对称轴位置人工开一道缝。拉剪试验装置可于试块开缝一侧任意位置施加竖向线性荷载。本发明所述用于表面裂隙岩块的拉剪强度测试方法，是将拉剪试验装置底座固定于万能试验机承台上，利用螺栓和活动垫块将试件固定于装置中部，使其处于半悬空状态，固定于万能试验机单臂施力轴上的加载装置对试件施加拉剪力，使其发生拉剪破坏。

技术领域

本发明属于岩体拉剪强度测试领域，特别涉及用于表面裂隙岩块拉剪强度测试试件及拉剪强度测试方法。

背景技术

在实际工程中，岩体拉剪破坏是一类常见的具有强破坏力的破坏形式。岩体或暴露于地表，或深埋在地下，因而不同部位的岩体将受到内力或外力的作用。岩体受内部作用力多见于岩石隧道工程，地下洞室开掘引起开挖孔洞墙边法向应力卸荷，而顶部切向应力集中，造成墙边岩石受强烈的拉剪应力。暴露于地表的岩石，其下方部位持力被移除，致使上部岩体由平衡状态转而形成拉力区，该区域将受降雨冲击而拉力进一步增大，同时受自重影响使其承受剪力。以上现象引起人们注意，因而设计一种用于岩石拉剪强度测试的试件及拉剪强度测试方法实有必要。

过去，研究岩石压剪的仪器设备种类较多，这些仪器的应用与更新迭代为岩石压剪强度的测试研究提供极大的帮助。长期以来，岩体试样的合理制备、多种加载形式的合理实现、试验设备对多种工况需求难以满足等因素限制岩石拉剪设备的设计与应用。通常，获取岩石拉剪强度的方式是将岩石压剪试验拟合的直线延长至负半轴，以此作为岩石受拉剪作用下的强度。这种缺少实验数据佐证的方式缺乏说服力。

在国内外文献中，用于岩石拉剪的仪器较为少见。本发明提供一种用于表面裂隙岩块拉剪强度测试试件及拉剪强度测试方法，在试验过程中可稳定操作，便于观察整个试验过程，能较真实反映岩石在拉剪过程的受力特征。为岩石拉剪力学特征的进一步研究提供数据支撑。

发明内容

为克服目前试验设备难以满足多种工况拉剪强度测试的不足，以及上述可能出现的限制，本发明提供一种用于表面裂隙岩块拉剪强度测试试件及拉剪强度测试方法，该方法采用的设备操作简便，可高效采集试验数据，仪器运行过程中稳定性能够得到保障。

(1)将万能试验机底座上原有固定物取下，底座上留有两道狭长型直缝，在直缝两侧分别倒立摆放4个螺栓，将用于表面裂隙岩块拉剪强度测试装置的底座用4个螺栓配套的螺母固定于万能试验机底座上；

(2)将倒三角型加载头旋入万能试验机单臂施力轴，调节加载头的角度，使加载头刀刃角度符合试验要求；

(3)是否需要使用活动垫块，视采用试件的尺寸而定，当采用尺寸为50mm50mm的试件时，无需使用活动垫块，将该尺寸试件紧贴挡板左侧突出位置的上方居中放置，使其下表面远离挡板一侧悬空，邻近挡板一侧的上表面依靠浅槽固定条固定，浅槽固定条宽度依据试件尺寸进行调整，在试验过程中，浅槽固定条不影响试件临空面一侧的自由变形；其方法是：在挡板突出的位置的上表面居中摆放该尺寸试件，紧贴试件上表面居中放置浅槽固定条，将螺钉旋入固定条的浅槽，使试件处于半悬空状态；

(4)当采用尺寸为100mm 100mm的试件时，需使用活动垫块，垫块宽度与装置底座上方突出部位的长度之和约为该试件棱长的一半。根据试件的尺寸选用活动垫块，活动垫块紧贴挡板放于底座的上表面，将该尺寸试件紧贴挡板突出位置居中放置于活动垫块上方，该试件上方更换与之配套的浅槽固定条，按照前述采用尺寸为50mm 50mm试件时的方法将其固定，使该尺寸试件处于半悬空状态；

(5)启动万能试验机，将倒三角型加载头的刀刃调节至所述试件需要加载的位置，万能试验机工作前，将计算机平台控制软件参数进行设定，而后重新启动万能试验机，对所述试件进行拉剪强度测试。

本发明具有以下有益效果：