[发明专利]一种测定多向剪切结构面强度的试验装置及试验方法

说明书

本发明属于岩土测试技术领域，具体涉及一种测定多向剪切结构面强度的试验装置及试验方法。本发明的技术方案如下：包括上部剪切盒、下部剪切盒、底部垫片、加载板、上部垫片、传力块和试件固定块，下部剪切盒设有正十六边形的试件槽，上部剪切盒设有正十六边形的试件孔；底部垫片放置在所述试件槽底，岩石试件下半部放置在所述试件槽内，四件试件固定块插入岩石试件下半部四周予以固定；岩石试件上半部放置在所述试件孔内，四件试件固定块插入岩石试件上半部四周予以固定；所述传力块放置在岩石试件上半部上方，上部垫片放置在所述传力块上方，所述加载板对上部垫片施加法向压力。本发明能够分析结构面抗剪强度的各向异性，该装置简单、方便及实用性强。

技术领域

本发明属于岩土测试技术领域，具体涉及一种测定多向剪切结构面强度的试验装置及试验方法。

背景技术

岩体是由岩块基质和结构面组成的。尽管结构面的体积占岩体体积的很小一部分，但是结构面的力学性质却是决定岩体稳定性的重要因素，其中结构面的最重要的力学性质之一是结构面的抗剪强度。

目前结构面的剪切试验都是测定某一剪切方向的抗剪强度，将试验测得的抗剪强度和相关参数值作为数值计算、工程稳定性理论计算以及相关工程分析的基础，然而，在自然环境条件下，地震和地质构造等对结构面的剪切作用力的方向并不确定，在水利、公路、铁路和矿山等工程建设中，人工改造岩体对结构面产生的剪切作用力方向也具有不确定性。因此，测定某一剪切方向的抗剪强度并不能作为分析工程稳定性的基础，分析结构面抗剪强度的各向异性，是研究工程稳定性，结构面错动与破坏的基础科学问题。

发明内容

本发明提供一种测定多向剪切结构面强度的试验装置及试验方法，能够分析结构面抗剪强度的各向异性，该装置简单、方便及实用性强。

本发明的技术方案如下：

一种测定多向剪切结构面强度的试验装置，包括上部剪切盒、下部剪切盒、底部垫片、加载板、上部垫片、传力块和试件固定块，下部剪切盒设有正十六边形的试件槽，上部剪切盒设有正十六边形的试件孔；试件固定块的横截面形状由一条长边和四条短边组成，所述长边与岩石试件横截面的边长一致，四条短边与所述试件槽及试件孔的其中四条边的边长及形状一致；底部垫片放置在所述试件槽底，岩石试件下半部放置在所述试件槽内，四件试件固定块插入岩石试件下半部四周予以固定；岩石试件上半部放置在所述试件孔内，四件试件固定块插入岩石试件上半部四周予以固定；所述传力块放置在岩石试件上半部上方，上部垫片放置在所述传力块上方，所述加载板对上部垫片施加法向压力。

进一步地，所述的测定多向剪切结构面强度的试验装置，其中下部剪切盒上表面设有两条由滚动轴承组成的滑道，所述滚动轴承最高点与下部剪切盒上表面处于同一平面。

进一步地，所述的测定多向剪切结构面强度的试验装置，其中所述滚动轴承为无外圈圆柱滚子轴承。

利用上述的测定多向剪切结构面强度的试验装置进行的试验方法，包括如下步骤：

1)对岩石样品进行巴西劈裂试验，之后采用三维激光扫描仪对产生的两部分岩石样品结构面进行扫描获取其粗糙度分布；

2)将扫描得到的结构面粗糙度编写程序输入3D打印机中，用光敏树脂打印出结构面粗糙度；

3)采用相似材料浇筑成试件，其中，相似材料的配比经反复配比和抗压、抗剪试验，直至浇筑的块体强度与岩石近似；试件尺寸与岩石样品尺寸相同；

4)制作劈裂后的岩石试件的上半部、下半部，在浇筑中将打印的光敏树脂放入岩石试件的中间，待恒温养护后成型；同样的方法，制作其余47个岩石试件；