[发明专利]一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置及试验方法

权利要求书

1.一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切试验方法，利用对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置，对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置包括上剪切盒（11）和下剪切盒（12），还包括对称设置在上剪切盒（11）两侧的上部正向剪切加载千斤顶（7）和上部负向剪切加载千斤顶（8），还包括对称设置在下剪切盒（12）两侧的下部正向剪切加载千斤顶（1）和下部负向剪切加载千斤顶（2），

上部正向剪切加载千斤顶（7）的伸缩端设置有上部正向剪切力传感器（9）且与第一上部滚轴支承（17）的连接部连接，第一上部滚轴支承（17）的滚轴部与上剪切盒（11）一侧相抵；上部负向剪切加载千斤顶（8）的伸缩端设置有上部负向剪切力传感器（10）且与第二上部滚轴支承（18）的连接部连接，第二上部滚轴支承（18）的滚轴部与上剪切盒（11）另一对侧相抵；

下部正向剪切加载千斤顶（1）的伸缩端设置有下部正向剪切力传感器（3）且与下剪切盒（12）一侧相抵；下部负向剪切加载千斤顶（2）的伸缩端设置有下部负向剪切力传感器（4）且与下剪切盒（12）另一对侧相抵，

法向加载伺服千斤顶（5）的伸缩端设置有法向力传感器（6）且与上剪切盒（11）顶部相抵，

对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置还包括测量下剪切盒（12）的剪切向位移的剪切向位移传感器（15），还包括测量上剪切盒（11）的法向位移的法向位移传感器，

所述的下剪切盒（12）与地面之间设置有水平向滚轴支承（16），

上剪切盒（11）和下剪切盒（12）均包括剪切盒中央板（122）和设置在剪切盒中央板（122）两侧的剪切盒侧向板（121），剪切盒中央板（122）的两侧均设置有销孔（1221），剪切盒侧向板（121）上设置有与销孔（1221）位置对应的插销（1211），

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、组装对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置；

步骤2、确保下部正向剪切加载千斤顶（1）、下部负向剪切加载千斤顶（2）、上部正向剪切加载千斤顶（7）、上部负向剪切加载千斤顶（8）的伸缩端缩回；

步骤3、将岩体结构面试样（13）安装至上剪切盒（11）和下剪切盒（12）之间，将上剪切盒（11）、岩体结构面试样（13）和下剪切盒（12）整体设置在水平向滚轴支承（16）上，岩体结构面试样（13）的尺寸大于剪切盒中央板（122）的尺寸；

步骤4、手动将上剪切盒（11）和下剪切盒（12）对齐；

步骤5、启动下部正向剪切加载千斤顶（1）和下部负向剪切加载千斤顶（2），在下部正向剪切力传感器（3）和下部负向剪切力传感器（4）的指示下，通过指定夹持力夹持下剪切盒（12），随后锁死下部正向剪切加载千斤顶（1）和下部负向剪切加载千斤顶（2）；

步骤6、 启动上部正向剪切加载千斤顶（7）和上部负向剪切加载千斤顶（8），在上部正向剪切力传感器（9）和上部负向剪切力传感器（10）的指示下，通过指定夹持力夹持上剪切盒（11），随后锁死上部正向剪切加载千斤顶（7）和上部负向剪切加载千斤顶（8）；

步骤7、 启动法向加载伺服千斤顶（5），在法向位移传感器（14）的指示下，压缩上剪切盒（11），使得岩体结构面试样（13）具有设定法向压力，上剪切盒（11）在第一上部滚轴支承（17）、第二上部滚轴支承（18）的约束下，仅能产生法向上下位移，不能水平移动，

步骤8、解除下部正向剪切加载千斤顶（1）和下部负向剪切加载千斤顶（2）的锁定，下部正向剪切加载千斤顶（1）和下部负向剪切加载千斤顶（2）共同作用下左右循环加载剪切力，下剪切盒（12）向右运动为正，向左运动为负，正向加载剪切力时，下部正向剪切加载千斤顶（1）施力，将下剪切盒（12）向右推动，同时下部负向剪切加载千斤顶（2）在伺服机制控制下，伸缩端一边保持对下剪切盒（12）的夹持力，一边回缩；当下剪切盒（12）向右运动到指定距离时，负向加载剪切力，下部负向剪切加载千斤顶（2）施力，将下剪切盒（12）向左推动，同时下部正向剪切加载千斤顶（1）在伺服机制控制下，一边保持对下剪切盒（12）的夹持力，伸缩端一边回缩，如此反复循环，完成结构面的循环剪切试验，

步骤9、循环剪切试验结束，缩回所有的下部正向剪切加载千斤顶（1）、下部负向剪切加载千斤顶（2）、上部正向剪切加载千斤顶（7）、上部负向剪切加载千斤顶（8）的伸缩端。