[实用新型]一种岩石结构面双向剪切装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石结构面的剪切，具体涉及一种岩石结构面双向剪切装置。

背景技术

岩石结构面是边坡工程、坝基工程、采矿工程中普遍存在的介质，岩体内部大量不连续面影响并决定岩体的物理力学性质，通过剪切试验来了解岩石结构面的力学及其变形特征，为各种岩体工程的设计及其建造提供重要的依据。

剪切强度试验分为非限制性强度剪切试验和限制性剪切强度试验。非限制性强度剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有正应力存在；限制性强度剪切试验在剪切面上除了剪应力外，还存在正应力。较为常用的为限制性强度剪切试验，由于施加法向压力的压板与岩石试样之间存在摩擦，因此所测剪切强度为岩石试样实际剪切强度与压板和试样之间摩擦力之和。

由于没有统一的剪切试验机的制造标准，出现了众多岩石结构面剪切装置，这些剪切装置普遍是沿用岩石剪切装置，同时，对试验装置的结构进行了改进，但是岩石结构面剪切与单纯的岩石剪切又存在不同之处，即岩石结构面在剪切过程中，岩石结构面试样不仅在剪切方向会产生相对滑动，而且在法线方向也会产生向上的位移，即剪胀位移。普通的岩石剪切试验装置由于施加剪力的压板和岩块表面直接接触，压板和岩块表面之间的摩擦力较大，岩块不能在压板表面自由移动，从而限制了结构面岩块的上下移动，得到的岩石结构面的剪胀位移量失真。因此，普通岩石剪切试验装置不适用于研究岩石结构面的剪胀特性。

传统的岩石结构面的剪切装置均为单向剪切装置，一般限制岩石结构面的下盘岩块，即保持岩石结构面的下盘岩块不动，而对岩石结构面的上盘岩块的上表面施加法向压力，同时对上盘岩块的侧面施加剪切力，使岩石结构面上盘岩块在下盘岩块基底上发生相对的剪切变形，通过分析剪切力和剪切位移的关系，得到岩石结构面的抗剪强度和剪切力学特性。而岩体工程的失稳过程往往表现为岩石结构面上、下盘的同时运动，如地震作用下岩石结构面的错动滑移。研究岩石结构面上盘和下盘同时受剪时的力学特性需要研制岩石结构面双向剪切的试验装置。

岩石在不同温度条件下表现出不同的岩石力学性质，因此，在不同温度条件下岩石结构面剪切必将呈现出不同的力学性质及剪张效应，目前众多的试验均未涉及到不同温度条件下岩石剪切试验机的研制。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种双向剪切的岩石结构面剪切装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种岩石结构面双向剪切装置，包括试件、加热装置、压板装置、加载装置、数据采集装置及底座；所述试件为以岩石结构面为界的上盘岩块和下盘岩块；所述压板装置包覆所述试件，包括上、下、左、右四块压板，所述上、下压板平行正对设置，所述左、右压板平行错开设置，所述下压板置于底座上，所述上压板与左压板、下压板与右压板分别通过螺栓连接成7字形；所述加载装置分为法向压力加载装置和双向剪切力加载装置，所述法向压力加载装置对试件施加法向压力，所述双向剪切力加载装置对试件施加左、右双向剪切力；所述加热装置对试件进行加热；所述数据采集装置对试件温度、法向压力、法向剪胀位移、加载剪切位移速率、剪切力及剪切位移进行数据采集。

上述的岩石结构面双向剪切装置中，所述加热装置包括上、下盘岩块内未透穿的加热孔及与之匹配的中间带加热棒的橡胶塞，所述橡胶塞通过钢条夹紧，所述钢条通过螺栓固定在岩块表面。

上述的岩石结构面双向剪切装置中，所述法向压力加载装置包括上压头、液压缸及加载活塞，所述上压头位于上压板正上方，与液压缸连接，加载活塞位于液压缸内。

上述的岩石结构面双向剪切装置中，所述双向剪切力加载装置包括相对设置的左、右剪切力加载装置，所述左剪切力加载装置包括从左至右依次连接的第一伺服电机、第一减速机、第一滚珠丝杠、第一滚珠丝杠缸及左压头,所述左压头位于左压板正左方；所述右剪切力加载装置包括从右至左依次连接第二伺服电机、第二减速机、第二滚珠丝杠、第二滚珠丝杠缸及右压头，所述右压头位于右压板正右方；所述加载装置固定于反力架上。