[发明专利]一种岩石双面剪切试验装置及试验方法

说明书

本发明提供了一种岩石双面剪切试验装置及试验方法，涉及岩石试验领域。该试验装置包括主框架、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，底座设于主框架的内侧，剪切工装安装于底座上；切向加载机构与剪切工装相对设置，切向加载机构设有切向压头，切向压头与剪切工装的切向定位部相配合，以对岩石试样施加相对的切向荷载；第一法向加载机构、第二法向加载机构位于剪切工装的相对侧；两个法向加载机构均设有法向压头，两个法向压头用于对岩石试样施加相对的法向荷载；控制系统分别与切向加载机构、第一法向加载机构、第二法向加载机构电连接，以控制两个法向加载机构产生相互独立的荷载形式。

技术领域

本发明涉及岩石试验技术领域，特别是涉及一种岩石双面剪切试验装置及试验方法。

背景技术

地下断层在受扰动时可能引发地震，研究岩石断层的滑移规律及力学特性对研究地震等地质灾害有重要意义。由于断层的受力形式是多样的，而常规的单面剪切试验不能准确反映岩石的受力状态。

随后出现了如授权公告号为CN203758856U、授权公告日为2014.08.06的中国实用新型专利公开了一种岩石结构面双向剪切试验装置，具体包括试件、压板装置、辊组装置、加载装置、数据采集装置及底座；试件为以岩石结构面为界的上、下盘岩块；压板装置为上、下、左、右四块压板，下压板置于底座上，左压板与右压板平行错开设置；加载装置分为法向压力加载装置和双向剪切力加载装置；辊组装置包括四个压辊组，将加载装置和压板装置连接起来，减少试件和加载装置之间的摩擦；数据采集装置采集压力和位移的数据。

现有技术中的岩石结构面双向剪切试验装置设有双向加载装置，可对岩石结构面的上、下盘岩块同时施加剪切力，得到岩石结构面的抗剪强度和剪切特性。在法向压力加载装置对试件施加法向压力时，液压缸通过上压头对将法向压力传递至上盘岩块，而下盘岩块通过下压板置于底座上，下盘岩块则受到由底座产生的法向反作用力，法向压力与法向反作用力是完全同步的。

因此，现有试验装置仅能对试件产生同步的法向作用力，而实际上，岩石断面受到的法向荷载可能不同，无法真实地模拟出岩石在复杂法向荷载下的受力形式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种岩石双面剪切试验装置及试验方法，以解决岩石断面受到的法向荷载可能不同，现有试验装置无法真实地模拟出岩石在复杂法向荷载下的受力形式的问题。

本发明的岩石双面剪切试验装置的技术方案为：

岩石双面剪切试验装置包括主框架、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。

进一步的，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。