[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

说明书

本发明公开了一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置，包括上剪切盒和下剪切盒，还包括对称设置在上剪切盒两侧的上部正向剪切加载千斤顶和上部负向剪切加载千斤顶，还包括对称设置在下剪切盒两侧的下部正向剪切加载千斤顶和下部负向剪切加载千斤顶，法向加载伺服千斤顶的伸缩端设置有法向力传感器且与上剪切盒顶部相抵。本发明还公开了一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切试验方法，可以保持在循环实验中至始至终使得试样保持紧固状态，避免剪切试件在循环剪切中在剪切盒中晃动，提高试验精度。

技术领域

本发明属于土木工程、水利水电工程、新能源工程技术领域，具体涉及一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置，还涉及一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切试验方法。

背景技术

岩体结构面剪切特性对于边坡工程、隧道工程等岩土工程的稳定性评价至关重要，同时，岩体结构面抗剪强度参数是进行滑坡、隧道软岩大变形等地质灾害或工程病害预测和防治的关键指标。在结构面切向进行剪切，即直接剪切(直剪)是一种最常用的测定岩体结构面的试验手段，得到了广泛的应用。进一步地，有相当多的工况需要测定岩体结构面在循环剪切条件下的剪切力学特性，诸如：地震作用、水库频繁放水蓄水、地下采矿后的回填等。因此研发合适的结构面循环剪切试验装置及其试验方法非常重要。

在常规的结构面循环试验中，首先分别严格按照剪切盒的尺寸制作结构面试样，并将上下盘结构面试样分别安装在上下剪切盒中，剪切盒尽可能紧密包裹住结构面，避免结构面在循环剪切中在剪切盒中晃动。

但在实践过程中结构面试样不可避免的因为制作的公差，不能做到与剪切盒紧密配合，因此剪切过程中多有晃动，为了避免这一问题，一些设计中，对剪切盒采用了特殊设计，使得在安装试件时，剪切盒可以夹紧试件，典型例子如(郑博文等，用于测试岩体结构面循环剪切特性的剪切盒，申请公布号CN 110411822A)

这种设计解决了试验刚开始时，结构面试样因为制作公差在剪切盒中的晃动问题，但在循环剪切过程中，试样因为来自剪切盒的侧向剪切力的压缩作用，将不可避免的产生侧向的变形，使得即使在试验前紧固了试样，在经过多次循环后，试样仍旧因为产生了侧向变形(被侧向压短了)，在剪切盒中晃动，从而影响了试验精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置，还提供一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切试验方法，可以保持在循环实验中至始至终使得试样保持紧固状态，提高试验精度。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种对顶夹持结构的岩石结构面循环剪切装置，包括上剪切盒和下剪切盒，还包括对称设置在上剪切盒两侧的上部正向剪切加载千斤顶和上部负向剪切加载千斤顶，还包括对称设置在下剪切盒两侧的下部正向剪切加载千斤顶和下部负向剪切加载千斤顶，

上部正向剪切加载千斤顶的伸缩端设置有上部正向剪切力传感器且与第一上部滚轴支承的连接部连接，第一上部滚轴支承的滚轴部与上剪切盒一侧相抵；上部负向剪切加载千斤顶的伸缩端设置有上部负向剪切力传感器且与第二上部滚轴支承的连接部连接，第二上部滚轴支承的滚轴部与上剪切盒另一对侧相抵；

下部正向剪切加载千斤顶的伸缩端设置有下部正向剪切力传感器且与下剪切盒一侧相抵；下部负向剪切加载千斤顶的伸缩端设置有下部负向剪切力传感器且与下剪切盒另一对侧相抵，

法向加载伺服千斤顶的伸缩端设置有法向力传感器且与上剪切盒顶部相抵。

一种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的剪切向位移的剪切向位移传感器，还包括测量上剪切盒的法向位移的法向位移传感器。

如上所述的下剪切盒与地面之间设置有水平向滚轴支承。