[发明专利]组合框架式加锚裂隙岩体拉-剪试验装置及其应用方法

说明书

本发明涉及一种组合框架式加锚裂隙岩体拉‑剪试验装置及其应用方法，包括组合框架系统、剪切力施加系统、轴向拉力施加系统和加锚裂隙岩体试件，所述组合框架系统由钢质方框单元排列组合固接而成，组合框架系统包括底层组合框架、加锚裂隙岩体试块单侧固定框架、剪切加载反力框架、轴向拉力加载反力框架，通过特别设计的组合框架系统和加载系统，实现了大尺寸、多尺度加锚裂隙岩体拉剪试验，对加锚裂隙岩体的理论研究和工程设计具有重要意义。

技术领域

本发明涉及岩土工程试验测试领域，具体涉及一种组合框架式加锚裂隙岩体拉-剪试验装置及其应用方法。

背景技术

岩体中广泛存在的节理会对其强度和变形特性产生显著影响，是很多工程地质灾害产生的根本原因。作为能够深入岩体内部的支护结构，锚杆（索）已成为节理岩体重要的加固手段。为了解决工程现场锚杆剪切破坏难题，减少裂隙岩体失稳导致的诸多工程灾害，迫切需要深入研究加锚节理岩体的剪切特性。

传统的剪切试验装置只能对加锚裂隙岩体试件进行直接剪切试验或者压剪试验。然而，在工程现场锚杆多处于拉伸状态，需要进行拉剪试验，现有设备无法完成。另外，现有试验一般把试件放置在固定剪切盒中，存在可容纳试件较小，以及试件尺寸只能和剪切盒一致，无法进行大尺寸、多尺度剪切试验的问题。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供组合框架式加锚裂隙岩体拉-剪试验装置及其应用方法，不仅结构简单合理，而且适用性广。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：组合框架式加锚裂隙岩体拉-剪试验装置，包括组合框架系统、剪切力施加系统、轴向拉力施加系统和加锚裂隙岩体试件，所述组合框架系统由钢质方框单元排列组合固接而成，组合框架系统包括底层组合框架、加锚裂隙岩体试块单侧固定框架、剪切加载反力框架、轴向拉力加载反力框架。

进一步的，相邻的钢质方框单元间均通过螺栓固连在一起；所述钢质方框单元均具有五个面，其中四周面是完全等同的，为等同立面，另一面为单底面；钢质方框单元的五个面均开设螺栓孔，左右相邻的等同立面通过短螺栓固定；前后相邻的一列单底面通过一个长螺栓固定。

进一步的，所述加锚裂隙岩体试块单侧固定框架呈倒U型；所述轴向拉力加载反力框架包括两面平行的方框单元，其中一面方框单元外预留长条形锚杆通过孔，另一面方框单元上开设供锚杆垂直穿过的通孔；所述加锚裂隙岩体试块单侧固定框架与加锚裂隙岩体试件均位于两面方框单元之间。

进一步的，所述剪切力施加系统包括：液压油缸、剪切力伺服油源、加载垫块和减摩垫板；液压油缸固设在剪切加载反力框架内侧壁上，其输出端通过加载垫块与加锚裂隙岩体试件端面固连；加载垫块用于将液压油缸的压力均匀传递到加锚裂隙岩体试件的一侧；减摩垫板放置在加锚裂隙岩体试件与底层组合框架之间，用于减小加锚裂隙岩体试件与底层组合框架的摩擦力，减小实验误差；剪切力伺服油源用于给液压油缸提供液压油。

进一步的，所述轴向拉力施加系统，用于对加锚裂隙岩体试件两端施加水平拉力，主要包括一个锚杆拉拔仪和滚珠减摩板A；所述锚杆拉拔仪固设在轴向拉力加载反力框架外侧；滚珠减摩板A置于锚杆拉拔仪和轴向拉力加载反力框架之间，加锚裂隙岩体试件剪切过程中，锚杆拉拔仪随锚杆沿着长条形锚杆通过孔移动，滚珠减摩板A可以减小摩擦阻力；锚杆的一端外露段穿过方框单元的通孔，并通过托盘和螺母固定，锚杆另一端穿出方框单元并通过锚杆拉拔仪对其进行拉拔。

进一步的，所述加锚裂隙岩体试件包括：锚杆和两个并排的混凝土/岩块；所述锚杆至少一根；并通过两个并排的混凝土/岩块上设置的通孔贯穿串联，用于安装锚杆；锚杆通过砂浆或者树脂锚固剂固定在混凝土/岩块的钻孔内；加锚裂隙岩体试件中的锚杆两侧均伸出混凝土/岩块。