[发明专利]一种锚固加压的岩体现场直剪试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电、城市建设、铁路交通、国防建设等岩土工程的岩石力学参数现位测试方法。

背景技术

岩体现场直剪试验是广泛应用于水利水电、城市建设、铁路交通、国防建设等岩土工程的岩石力学参数现位测试方法。由于试验是在现场的岩体中进行，而且试件尺寸大，试验成果能真实地反映岩体及结构面的非均质和各向异性，比室内岩块试验更符合实际情况。

一般现场直剪试验需要对试件施加一个垂直方向的力作为剪切面的正应力，加压时通过连接千斤顶的传立柱对顶板施压，这需要试验在硐室中进行。而露天环境下现场直剪试验，对试件的压力，一般是通过堆载加压或在试件周围的岩土体设置锚杆或桩，并通过横梁和千斤顶对承压板加压。显然，传统的承压板试验方法存在着所需试验场地大、试验设备笨重、安装不便、成本高和准备周期长等缺点。

发明内容

本发明提供一种锚固加压的岩体现场直剪试验方法，该方法具有试验系统紧凑、占用场地小、试验设备简单、安装方便、成本低和施工工期短等优点。

一种锚固加压的岩体现场直剪试验方法，步骤如下：

第一步，首先在需要直剪试验的试件位置向岩石基底施工钻孔，钻孔直径应大于等于65mm，钻孔深度根据需要安装的锚索长度确定；上述的锚索长度等于试件高度、自由段长度和锚固段长度之和；自由段长度应大于10倍的钻孔直径，锚固段长度根据锚索所需的锚固力确定；锚索采用一股或多股钢绞线，钢绞线直径和股数由试验施加的所需最大压力确定，保证施加到最大压力时钢绞线不被拉断；

第二步，安装锚索：将锚索送入钻孔中，向钻孔中锚固段注入砂浆，并留出不注砂浆的自由段，砂浆凝固一定强度后将锚索锚固在钻孔中，再在孔口以上的锚索露头上依次安装传力板、中空千斤顶、压力传感器，并保证整个系统在加载方向的同轴线上，然后用锚索锁具锁紧；

第三步，操作中空千斤顶，对直剪试验的试件岩体施加一定的预应力，用以保护试件，减少切割时对岩体裂隙面的扰动；然后以锚索平面位置作为试件的平面中心位置画出试件平面尺寸，按照平面尺寸线在锚索四周进行切割，切割深度达到试件设计高度，形成与岩石基底连体的试件；切割时并要求在试件直剪试验的受力面方向预留出安装横向加载千斤顶的安装空间；

第四步，在上述预留的安装空间安设横向加载千斤顶，在试件的受力面对面安装横向位移传感器，在试件的顶面安装纵向位移传感器，将压力传感器、横向位移传感器和纵向位移传感器连接数显仪器；

第五步，开始试验，首先通过中空千斤顶施加纵向应力，使纵向应力达到设计要求后，然后操作横向加载千斤顶对试件进行横向加载，使试件底部形成剪切面，与岩体产生剪切力，在剪切力的作用下试件产生一定的相对位移，从而在数显仪器上得到不同压力下试件的横向位移和纵向位移数据，完成直剪试验。

本发明方法利用锚索提供试件垂直方向的力来作为剪切面的正应力，而且利用锚索的横向柔性及钻孔断面空隙提供试件的移动条件，不需要再设置滚动滑板，所以本发明具有试验系统紧凑、占用场地小、试验设备简单、安装方便、成本低和施工工期短等优点。

附图说明

图1是本发明锚固加压的现场直剪方法系统布置示意图。

图例说明：1-试件；2-钻孔；3-锚索；4-锚固段；5-横向加载千斤顶；6-锚索锁具；7-压力传感器；8-传力板；9-横向位移传感器；10-纵向位移传感器,11-中空千斤顶；a-试件高度,b-自由段长度,c-锚固段长度。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种锚固加压的岩体现场直剪试验方法，步骤如下：

第一步，首先在需要直剪试验的试件1位置向岩石基底施工钻孔2，钻孔2直径为65mm，钻孔2深度等于锚索3长度；上述的锚索3长度等于试件1高度a、自由段长度b和锚固段4长度c之和；自由段长度b为10倍的钻孔直径即650mm，锚固段4长度c根据锚索3所需的锚固力确定；锚索3采用一股或多股钢绞线，钢绞线直径和股数由试验施加的所需最大压力确定，保证施加到最大压力时钢绞线不被拉断；

第二步，安装锚索3：将锚索3送入钻孔2中，向钻孔2中锚固段4注入砂浆，并留出不注砂浆的自由段，砂浆凝固一定强度后在孔口的锚索3露头上依次安装传力板8、中空千斤顶11、压力传感器7，保证整个系统在加载方向的同轴线上，然后用锚索锁具6锁紧；