[发明专利]Ⅱ型断裂韧性测试方法

说明书

本发明公开了自对中式双面剪切试验装置，包括试样盒，试样盒内开有水平通孔和垂直通孔，水平通孔与垂直通孔正交，水平通孔两端分别设置第一法向压块和第二法向压块，第一法向压块与位置调节杆一端相抵，位置调节杆另一端通过螺纹与第一反力支架上的螺纹孔连接，第二法向压块与法向力加载装置相抵，法向力加载装置设置在第二反力支架上，第一反力支架和第二反力支架之间通过水平传力杆连接。本发明还公开了岩石试样抗剪强度参数测试方法以及Ⅱ型断裂韧性测试方法。本发明结构简单，易于制造，适用性广，具备自平衡功能，且易于与已有岩石力学试验系统相结合，能开展岩石Ⅱ型断裂韧性测试。

技术领域

本发明涉及岩石力学试验领域，具体涉及自对中式双面剪切试验装置，还涉及Ⅱ型断裂韧性测试方法，主要用于进行室内岩石双面剪切及Ⅱ型断裂韧性测试试验。

背景技术

在岩土工程领域，通常是通过岩体力学实验手段，了解岩石和岩体的力学性能、变形、破坏规律，以及各种构筑物对岩体所引起的各种物理、力学效应，为工程设计、施工提供所需要的参数。目前岩石室内试验主要包括单轴试验、三轴试验、抗剪断试验等，通过这些试验获取岩石力学参数与强度指标。

目前开展单轴试验、三轴试验的设备较多，吨位一般也比较大，能够进行抗剪断试验的设备较少，抗剪断试验分为单面剪切试验和双面剪切试验，现有绝大多数设备都是开展单面剪切试验，用于岩体节理面滑移力学特性、混凝土强度等方面的研究，此类设备一般水平推力加载吨位较小，用于强度较低岩体的试验是合适的，但是对于较高强度的硬岩尤其是大尺寸硬岩试样而言，吨位往往不够，导致出现岩样剪不断的情况。少量可以开展双面剪切试验的设备也常常存在一个较大的缺陷：试验设备不具备施加法向力的功能，只能开展法向力为零的剪切试验，因此获得的强度参数有限，只能得到岩石的抗剪断强度，而不能给出岩石的粘聚力和内摩擦角。另外，岩石Ⅱ型断裂韧度是岩体工程中一个很重要的参数，表征岩石抵抗剪切断裂的能力，Ⅱ型断裂就是裂缝在外力作用下扩展方向仍然在裂缝平面内，裂缝尖端滑移位移平行于裂缝平面，裂缝尖端开口位移为零，目前有关岩石Ⅱ型断裂韧度测试的报道较少，且多数方法都不能避免试验中出现附加的不可忽略的裂纹张拉扩展。

因此本领域技术人员致力于开发一种能够施加法向力、且具备自对中功能、能够确保剪切面位置固定的双面剪切试验装置，同时提出一种岩石Ⅱ型断裂韧度测试方法。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种能够施加法向力的自对中式双面剪切试验装置。该装置配备法向伺服加载系统提供法向力，采用自平衡式水平加载框架，无需专门设置反力座，且能确保试验过程中试样中心面不发生移动，能够按照预先设定的剪切位置破坏，而且可以安装在岩石单、三轴试验机框架内，利用试验机的大吨位加载装置作为抗剪断试验的剪切力，便于开展大尺寸硬岩的抗剪断试验，本发明的目的还在于提供Ⅱ型断裂韧性测试方法，能进行岩石Ⅱ型断裂韧性测试。

为了实现本目的，其技术解决方案为：

自对中式双面剪切试验装置，包括试样盒，试样盒内开有水平通孔和垂直通孔，水平通孔与垂直通孔正交，试样盒一侧中部开有观察孔，水平通孔两端分别设置第一法向压块和第二法向压块，第一法向压块与位置调节杆一端相抵，位置调节杆另一端通过螺纹与第一反力支架上的螺纹孔连接，第二法向压块与法向力加载装置相抵，法向力加载装置设置在第二反力支架上，第一反力支架和第二反力支架之间通过水平传力杆连接，法向力加载装置安装在第二法向压块和第二反力支架之间，水平传力杆放置在试样盒侧部的支撑耳上。

岩石试样抗剪强度参数测试方法，包括以下步骤：

步骤1、将岩石试样安装在试样盒的水平通孔中央，岩石试样两端分别安装第一法向压块和第二法向压块，根据预先确定的剪切面位置，调整好法向力加载装置、第一法向压块、第二法向压块和岩石试样的位置后，固定位置调节杆，在岩石试样上方的垂直通孔安装剪切压块；