[发明专利]一种岩石双面剪切试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种岩石双面剪切试验装置，其特征是，包括主框架、底座、剪切工装、切向加载机构、第一法向加载机构、第二法向加载机构和控制系统，所述底座设置于所述主框架的内侧，所述剪切工装安装于所述底座上；

所述切向加载机构与所述剪切工装相对设置，所述剪切工装具有切向定位部，所述切向加载机构设有切向压头，所述切向压头与所述切向定位部相配合，以对岩石试样施加相对的切向荷载；

所述第一法向加载机构、所述第二法向加载机构分别安装于所述主框架的内侧，所述第一法向加载机构、所述第二法向加载机构位于所述剪切工装的相对侧；

所述第一法向加载机构设有第一法向压头，所述第二法向加载机构设有第二法向压头，所述第一法向压头、所述第二法向压头用于对岩石试样施加相对的法向荷载；

所述控制系统分别与所述切向加载机构、所述第一法向加载机构、所述第二法向加载机构电连接，以控制所述第一法向加载机构和所述第二法向加载机构产生相互独立的荷载形式。

2.根据权利要求1所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述切向压头上设置有切向位移检测元件，所述切向位移检测元件用于检测岩石试样的切向位移变形；

所述第一法向压头上设置有第一法向位移检测元件，所述第二法向压头上设置有第二法向位移检测元件，所述第一法向位移检测元件、所述第二法向位移检测元件分别用于检测岩石试样的法向位移变形。

3.根据权利要求2所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述切向加载机构、所述第一法向加载机构、所述第二法向加载机构分别内置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制系统电连接，所述压力传感器用于检测压头对试样施加的压力，并将压力信号反馈至所述控制系统。

4.根据权利要求1或2或3所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述切向加载机构为切向加载液压缸，所述切向压头安装于所述法向加载液压缸的自由端；

所述第一法向加载机构为第一法向加载液压缸，所述第一法向压头安装于所述第一法向加载液压缸的自由端；

所述第二法向加载机构为第二法向加载液压缸，所述第二法向压头安装于所述第二法向加载液压缸的自由端。

5.根据权利要求1所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述剪切工装对应所述切向加载机构的侧面设有第一导向结构和第二导向结构，所述第一法向压头平移装配于所述第一导向结构的上侧，所述第二法向压头平移装配于所述第二导向结构的上侧。

6.根据权利要求5所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述剪切工装的中部开设有容置槽，所述切向定位部位于所述容置槽的槽口两侧，所述第一导向结构、所述第二导向结构分别设于所述切向定位部的外侧。

7.根据权利要求6所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述底座的上侧设有凹槽，所述剪切工装与所述底座的凹槽凹凸配合，且所述剪切工装的两侧分别设有上翻边，所述上翻边向外延伸至所述底座的槽口上表面，所述第一导向结构、所述第二导向结构分别设置于所述上翻边上。

8.根据权利要求1所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述主框架的内侧设有垫板和滑轨，所述滑轨固定连接于所述垫板上，所述滑轨的长度方向平行于法向延伸设置，所述底座滑动安装于所述滑轨上。

9.根据权利要求8所述的岩石双面剪切试验装置，其特征是，所述主框架的轮廓形状为矩形，其包括固定相连的下边梁、上边梁、第一侧柱和第二侧柱，所述底座安装于所述主框架的下边梁上，所述切向加载机构安装于所述主框架的上边梁上，所述第一法向加载机构安装于所述主框架的第一侧柱上，所述第二法向加载机构安装于所述主框架的第二侧柱上；

所述第一侧柱与所述底座之间、所述第二侧柱与所述底座之间分别设有法向顶紧件，所述法向顶紧件用于调节顶压固定所述底座的位置。

10.一种利用如权利要求1所述的岩石双面剪切试验装置的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、选取三块岩石试样，将两块岩石试样分别夹装于中间岩石试样的外侧，根据直剪距离调整中间岩石试样的高度；

步骤二、将三块岩石试样安装于剪切工装上，控制第一法向加载机构、第二法向加载机构夹紧三块岩石试样，控制切向加载机构将切向压头对中间岩石试样预接触；

步骤三、根据试验需求，设定切向加载机构、第一法向加载机构、第二法向加载机构所施加的压力以及加载形式；

步骤四、由控制系统分别控制切向加载机构、第一法向加载机构、第二法向加载机构进行加载试验，第一法向加载机构和第二法向加载机构产生的荷载形式相互独立；

步骤五、控制系统接收切向加载机构、第一法向加载机构和第二法向加载机构反馈的加载压力，并记录三块岩石的位移和变形数据。