[发明专利]模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备及其使用方法

说明书

本发明属于岩石力学试验领域，具体涉及一种模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备及其使用方法。技术方案如下：模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备，包括支撑架、底座、盛水箱体、上加载杆、下加载杆、三个液压推杆、摄像头、摄像机和声发射监测装置，所述支撑架为方形框架，所述底座安装于所述支撑架的下支撑面上，所述盛水箱体安装于所述底座上，上加载杆安装于所述支撑架的上支撑面上，下加载杆安装于所述底座上，三个液压推杆分别设置在所述盛水箱体左面、右面及背面的几何中心位置，上加载杆、下加载杆及三个液压推杆进入所述盛水箱体中对岩石试件进行加载。本发明能够用以研究水岸边坡在单侧浸水条件下的岩石力学特性和边坡弱化问题。

技术领域

本发明属于岩石力学试验领域，具体涉及一种模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备及其使用方法。

背景技术

在水利水电工程、矿山工程及道路工程等诸多工程领域中，岩石边坡的稳定性问题一直是主要的研究方向。目前，我国水库数量居世界首位，道路工程和露天矿山工程数量也处于世界前列，庞大的工程建设量一旦受到复杂地质条件及浸水弱化的不利影响，极易诱发岩石边坡的破坏失稳。据不完全统计，我国约90％的露天矿山发生过滑坡灾害，这些灾害严重威胁着国家和人民的生命财产安全，给建设工程造成巨大的经济损失。因此，需进一步对边坡的破坏机理、破坏形式、监测技术及手段、安全评价等方面进行研究。

研究表明，岩石、尤其是软岩遇水后呈现出更加显著的流变特性，水对岩石的作用是影响边坡稳定性的一个重要因素。以水利水电工程为例，发生在蓄水期及排水期的岩石边坡失稳破坏分别占边坡破坏总量的45％及30％左右。

在实际情况中，诸多岩石边坡处于单侧浸水的状态，即水岸边坡。目前，对水岸边坡稳定性的研究主要侧重于在岩石不同饱和度、不同含水状态及水—载荷共同作用下的岩石蠕变力学特性的研究，研究方法多采用力学实验或数值模拟的方式，当进行力学实验时，采用的试验设备为单轴压力机或三轴压力机。虽然相关学者的研究取得了较为丰硕的成果，但是并未充分考虑水岸边坡的实际浸水环境及受力状态(即水岸边坡是5面受力、1面浸水)，鲜有从边坡单侧浸水的角度研究水岸边坡岩石的力学特性及弱化问题，更缺乏相关的岩石力学实验研究方法。

当研究水岸边坡力学性质及弱化问题时，可把岩石边坡视为一个六面体(梯形体)。因此，在进行力学试验过程中，可把岩石试件的受力状态简化为浸水面受水压力作用、其余5个面受围压作用，但是，目前尚缺少可以进行5向加载、1向浸水的实验室用压力机。

发明内容

本发明提供一种模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备及其使用方法，能够用以研究水岸边坡在单侧浸水条件下的岩石力学特性和边坡弱化问题。

本发明的技术方案如下：

模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备，包括支撑架、底座、盛水箱体、上加载杆、下加载杆、三个液压推杆、摄像头、摄像机和声发射监测装置，所述支撑架为方形框架，所述底座安装于所述支撑架的下支撑面上，所述盛水箱体安装于所述底座上，上加载杆安装于所述支撑架的上支撑面上，下加载杆安装于所述底座上，三个液压推杆分别设置在所述盛水箱体左面、右面及背面的几何中心位置，上加载杆、下加载杆及三个液压推杆进入所述盛水箱体中对岩石试件进行加载；所述摄像头和摄像机用于监测试验过程中岩石试件的变化；所述声发射监测装置用于监测岩石试件内部裂纹的动态发展过程。

所述的模拟水岸边坡岩石单侧浸水弱化的岩石力学试验设备，其优选方案为，所述盛水箱体为长方体密封箱体，其上面、下面、左面、右面及背面的几何中心位置分别设有加载杆密封孔，上加载杆、下加载杆及三个液压推杆通过所述加载杆密封孔进入所述盛水箱体；所述盛水箱体的正面安装有圆形可视玻璃窗；所述盛水箱体的上、左、右三个面上分别设有两个摄像头密封孔，所述摄像头通过所述摄像头密封孔伸入所述盛水箱体内腔中；岩石试件放置于所述盛水箱体内腔中。