[发明专利]基于渗透压力模拟的岩体抗剪强度测试装置及其方法

摘要

本发明公开一种基于渗透压力模拟的岩体抗剪强度测试装置及方法，所述测试装置包括剪切单元、渗透压力控制单元、岩石结构面损伤监测单元、结构面位移监测单元以及应力应变监测单元。通过设计特定的岩石结构面试件，可以实现在岩石节理上模拟不同渗透压力的渗流情况；在渗流存在的条件下对岩石进行剪切，可研究岩石结构面在不同法向应力，不同渗透应力以及不同的结构面粗糙度的情况下剪切变形及抗剪强度变化情况，为研究岩石结构面在渗流的影响下结构面本身抗剪强度参数变化与岩体结构变化特性研究提供一种新型、有效的测试手段。

主权项

1.基于渗透压力模拟的岩体抗剪强度测试装置，其特征在于，包括剪切单元、渗透压力控制单元、岩石结构面损伤监测单元、结构面位移监测单元以及应力应变监测单元；所述剪切单元包括底座(21)、剪切盒(23)和钢制框架(12)，剪切盒(23)和钢制框架(12)均设置在底座(21)上，钢制框架(12)的顶部设置有一轴压加载板(22)，轴压加载板(22)通过轴压螺栓(1)与钢制框架(12)相连，剪切盒(23)的顶端通过一弹簧组件(3)与轴压加载板(22)相连；所述剪切盒(23)内设置有标准试件，所述标准试件是由将岩石依据设计结构面尺寸与粗糙度进行切割打磨获得，标准试件包括上部岩石结构面试件(5)和下部岩石结构面试件(8)，标准试件通过固定螺栓(14)固定在剪切盒(23)内；所述剪切盒(23)为圆柱形，包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒的侧面设置有刚性触手(15)，刚性触手(15)与钢制框架(12)固定连接，下剪切盒与一变频电机相连，实现往返剪切运动；所述渗透压力控制单元包括进水管(17)、出水管(7)以及水压力泵(11)，所述下部岩石结构面试件(8)内部设置有竖向透水孔，所述透水孔通过进水管(17)与水压力泵(11)相连，沿上部岩石结构面试件(5)和下部岩石结构面试件(8)的接触面处的圆周方向设置有一渗流出水口(6)，所述渗流出水口(6)与水压力泵(11)相连；所述岩石结构面损伤监测单元包括声波发射探头(4)、声波接收探头(9)以及声波解调仪(10)，所述声波发射探头(4)设置在上部岩石结构面试件(5)的顶端，所述声波接收探头(9)设置在下部岩石结构面试件(8)的底端，声波发射探头(4)和声波接收探头(9)均与声波解调仪(10)相连；所述结构面位移监测单元包括相机(16)，上剪切盒和下剪切盒之间的剪切面处还设置有透明窗口，透明窗口采用亚克力材质，相机(16)设置在上剪切盒外部的亚克力窗口外侧；所述应力应变监测单元包括第一压力传感器(13)、第二压力传感器以及压力数显装置(18)，第一压力传感器(13)设置在弹簧组件(3)与剪切盒(23)之间，第二压力传感器设置在刚性触手(15)和钢制框架(12)之间，第一压力传感器(13)和第二压力传感器均与压力数显装置(18)相连。