[发明专利]一种岩石剪切加载系统

说明书

本发明公开了一种岩石剪切加载系统，包括：用以容纳岩石试件的剪切盒，和用以向所述岩石试样施加剪切力的剪切加载系统；所述剪切加载系统包括设于剪切盒内的用以对所述岩石试样的两侧施加剪切力的两个相互错开的主动加载端头，所述主动加载端头由主动液压系统控制，所述主动液压系统用以控制所述主动加载端头施力的活塞室设于所述剪切盒的内部，所述主动液压系统的油路管道穿过所述剪切盒的壳体与所述活塞室密封连通。

技术领域

本发明涉及实验测量仪器技术领域，具体涉及一种岩石剪切加载系统。

背景技术

在矿山开采、核废料处置、水利水电、隧道、边坡等地下工程中，裂隙岩体是经常遇到的一类复杂岩体，它的强度和变形等特征，直接关系工程设计、施工和运营稳定性，而且这些特性具有显著的时间相关性。裂隙岩体剪切常常是造成岩体滑坡、围岩塌落、地下工程失稳等岩石工程事故的主要因素。因此开展对岩石裂隙剪切特性的试验研究，对于整个岩体工程的长期稳定性具有重要的指导价值。

岩石节理面应力剪切试验中涉及的主要参数包括最大法向加载力和最大剪切加载力等。国内外类似系统技术中，很难达到上述各参数同时具有较高水平。现有技术中存在以下问题：

最大法向加载力和最大剪切加载力很难同时达到较大值。过大的载荷将引起试验系统框架结构的不稳定，使得系统不易控制，容易出现压力不稳定，或者加载力无法达到设定值的情况。因此，为了保证试验系统的稳定性，一些研究者研制的设备的最大载荷都较小，见表1。

表1一些剪切试验设备的最大载荷

此外，如果将加载系统的设计最大加载力设定的过大，对试验系统整体加载框架的材料要求和结构要求更高，试验系统的制造成本和设计成本也会相应的增加，但是由于本试验系统主要是进行剪切试验，对于剪切试验机来说1000kN已经足够大。

由于存在上述问题，最大法向加载力和最大剪切加载力很难同时达到较高水平。此外，单独的剪切试验装置中，最大剪切加载力也无法达到更高水平。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种岩石剪切加载系统。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种岩石剪切加载系统，包括：用以容纳岩石试件的剪切盒，和用以向所述岩石试样施加剪切力的剪切加载系统；

所述剪切加载系统包括设于剪切盒内的用以对所述岩石试样的两侧施加剪切力的两个相互错开的主动加载端头，所述主动加载端头由主动液压系统控制，所述主动液压系统用以控制所述主动加载端头施力的活塞室设于所述剪切盒的内部，所述主动液压系统的油路管道穿过所述剪切盒的壳体与所述活塞室密封连通。

将剪切加载装置的活塞室和压头部分直接设置在了剪切盒内部，提高了试验结构的整体稳定性，可以使最大法向加载力和最大剪切加载力同时达到较大值。此外，剪切加载装置的活塞室和压头部分与剪切盒的集成设计，大大提高了剪切盒两端的约束强度，进而提高了剪切盒的整体刚度，克服了最大剪切加载力施加的限制性因素，可以使最大剪切加载力得以大幅度提高。将剪切加载装置集成在剪切盒内部，使得剪切系统的整体结构更加紧凑，对提高剪切盒的密封性也有显著效果，避免了施加剪切力过程中因加载问题而导致的剪切盒密封性问题。

所述主动加载端头的后端为主动加载轴，所述主动轴包括具有第一直径的第一主动轴部，所述第一主动轴部的侧壁与剪切盒的第一主动内壁滑动连接，并在所述第一主动轴部的后端形成用以施加剪切力的第一主动活塞腔，所述第一主动活塞腔与主动加载泵通过油路管道密封连接，所述第一主动轴部作为活塞在轴向方向上往复运动。