[发明专利]一种测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应实验装置及实验方法

说明书

一种测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应实验装置及实验方法，包括岩块模型、静载、动载并联油缸、设置有滑轨的实验箱、水压加载系统、监测系统、千斤顶、玻璃挡板、刚性垫板、均压水囊等；其中，岩块模型由大小相等的不同岩性的岩体组成；可以滑动的并联油缸通过静载和动载的方式对岩块上方和侧面施加垂直和水平冲击载荷，块体另一端与可以滑动的挡板相接触，块体底部有千斤顶和水平滑块提供支撑，岩块上设有监测点，监测点位置可根据具体的实验方案进行调整，最后利用数字散斑、位移传感器相关监测方法可对岩层层间剪切滑移效应进行观测分析。

技术领域

本发明涉及一种测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应实验装置及实验方法，属于岩石力学技术领域。

背景技术

在实际工程中，地下深部煤层在没有受到开挖扰动之前，一般都处于三向受压状态。深度不同，煤体所受的围压也不相同。一般来说，埋深越深，所受的围压也就越大，深部岩体的结构及性质更趋于破碎、分层性、脆性向塑性和延性的转化。深部煤层开采过程中易引发矿震等动力灾害，在动力灾害产生的冲击载荷强烈扰动下，深部块系煤岩体将会发生剪切变形和拉张变形，继而发生剪切和拉断破坏，最终呈现剪切形破坏形态。传统的结构面剪切滑移试验设备多为静态(准静态)试验设备，通过这些静态(准静态)摩擦试验设备得到的数据，往往不符合工程中的实际情况。这是因为岩体在长期高地应力作用下，通常为含有节理裂隙的块系结构。当动力冲量作用于岩块系统时，由于岩体的振动，岩石间的相对压紧程度会随时间变化。在以往对组合体岩层变形场演化特征及层间位移演化过程，一般采用静态施压的方式来模拟深部煤岩的受力环境，这种只有静态施压的实验设备很难符合工程中的真实动载的受力环境。因此，本发明提供一种测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应的实验装置，解决岩层层间滑移效应模拟实验与实际偏差较大的技术问题。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应实验装置及实验方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应实验装置，包括实验箱(1)，实验箱(1)内设有岩块模型(3)，岩块模型(3)中设有监测点(4)；实验箱(1)的顶板内壁通过滑轨安装有上部压力施加组件，实验箱(1)一侧板通过滑轨安装有侧向压力施加组件，所述的上部压力施加组件和侧向压力施加组件朝岩块模型(3)方向安装；实验箱(1)另一侧板内壁设有右侧挡板(10)，所述右侧挡板(10)位置与岩块模型(3)侧面位置对应。施压体与岩块模型(3)之间设有刚性垫板(2)。

岩块模型(3)与实验箱(1)底板之间，设有可注水的均压水囊(11)；右侧挡板(10)上设有注水口，水管一端连接均压水囊(11)，另一端穿过注水口与外部水泵连接。岩块模型(3)与实验箱(1)底板之间，设有千斤顶(9)和水平滑块(8)。岩块模型(3)是由花岗岩、沉积岩、粉砂岩和中砂岩依次层叠组成的。

上部压力施加组件为三个可沿水平方向滑轨移动的施压体，所述的侧向压力施加组件为一个可沿竖直方向滑轨移动的施压体。施压体是由油缸底座(6-1)、静载油缸机构(6-2)和动载油缸机构(6-3)组成的静载动载并联油缸(6)；所述的静载油缸机构(6-2)安装在油缸底座(6-1)中，能够沿其伸出方向伸缩运动，所述的动载油缸机构(6-3)安装在静载油缸机构(6-2)的中心位置，动载油缸机构(6-3)顶部漏出于静载油缸机构(6-2)，动载油缸机构(6-3)能够沿及伸出方向伸缩运动。

利用所述的测试动、静载条件下岩层层间剪切滑移效应实验装置进行实验的方法，其步骤为：

1、实验准备：

1.1实验开始前需先根据实验条件组装固定试验箱，检查实验装置；

1.2测试滑轨是否能够满足阻力较小的自由滑动；