[发明专利]一种岩体结构面六自由度剪切试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种岩体结构面六自由度剪切试验装置，包括上剪切组件和下剪切组件，上剪切组件包括第一上剪切平台、设置在第一上剪切平台下方的第二上剪切平台、以及设置在第一上剪切平台和第二上剪切平台之间的斯图尔特组件，第二上剪切平台的底面设置有第一放置槽，第一放置槽内设置有上剪切盒，下剪切组件包括下剪切平台，第一上剪切平台通过可伸缩反力支柱与下剪切平台连接，下剪切平台顶面与第一放置槽相对的位置设置有第二放置槽，第二放置槽内设置有下剪切盒。本发明还公开了一种岩体结构面六自由度剪切试验方法。本发明可以实现岩体结构面试件上下剪切面之间的三个平动自由度、三个转动自由度上的相对运动。

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，具体涉及一种岩体结构面六自由度剪切试验装置，还涉及一种岩体结构面六自由度剪切试验方法。

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。

进一步的，在地震工况等工况下，岩体结构面将受到剪切应力路径较为复杂的多向、多维度的往复循环荷载作用，在结构面上可能体现为平动、转动等复杂相对运动模式。因此，需要岩体结构面试验可以考虑这一复杂的力学过程。

公布号CN 110514534 A的设计，解决了结构面平面内多个方向的剪切试验方法，但仅限于平面内的剪切，即结构面仅具有3个平动自由度。且该设计中，不能考虑平面内自由度的耦合，即同一时间仅能单自由度的往复剪切。

公布号CN 100572732 C的设计，可以进行平面内3个平面自由度的往复剪切，满足了平面内三个自由度的耦合剪切加载。

但结构面可能遭受的剪切作用中，除平面上的平动剪切外，还包括三个坐标轴方向的转动。为了实现结构面的六自由度剪切试验，鉴于现有设计的问题，本发明提供了一种基于倒置Stewart构型的岩体结构面六自由度剪切试验装置。

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，提供一种岩体结构面六自由度剪切试验装置，还提供一种岩体结构面六自由度剪切试验方法，可以实现岩体结构面试件上下剪切面之间的三个平动自由度、三个转动自由度上的相对运动。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种岩体结构面六自由度剪切试验装置，包括上剪切组件，还包括下剪切组件，上剪切组件包括第一上剪切平台、设置在第一上剪切平台下方的第二上剪切平台、以及设置在第一上剪切平台和第二上剪切平台之间的斯图尔特组件，第二上剪切平台的底面设置有第一放置槽，第一放置槽内设置有上剪切盒，下剪切组件包括下剪切平台，第一上剪切平台通过可伸缩反力支柱与下剪切平台连接，下剪切平台顶面与第一放置槽相对的位置设置有第二放置槽，第二放置槽内设置有下剪切盒。

如上所述的上剪切盒和下剪切盒均包括紧固件，紧固件包括调节件、外侧支撑板、固定块、螺栓和内侧支撑板，外侧支撑板并行位于内侧支撑板外侧，外侧支撑板和内侧支撑板之间设置有调节件和固定块，调节件位于固定块上方，外侧支撑板的底部与固定块固定，螺栓贯穿调节件且通过螺纹与调节件连接，螺栓一端活动嵌设在固定块中，调节件两侧为斜侧面，外侧支撑板和内侧支撑板朝向调节件的侧面为与调节件的斜侧面适配贴合的斜面。

如上所述的斯图尔特组件包括第一斯图尔特支腿、第二斯图尔特支腿、第三斯图尔特支腿、第四斯图尔特支腿、第五斯图尔特支腿和第六斯图尔特支腿，

第一斯图尔特支腿、第二斯图尔特支腿、第三斯图尔特支腿、第四斯图尔特支腿、第五斯图尔特支腿和第六斯图尔特支腿均包括上部铰支座、上部万向节、液压缸、下部万向节和下部铰支座，