[发明专利]一种降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统

说明书

本发明涉及一种降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统，至少设有加载装置和剪切盒；加载装置包括机架，设在机架上部的法向静载电动缸、下部的法向动载电动缸，机架两侧的水平静载电动缸、水平动载电动缸及反力柱；剪切盒设上剪切盒和下剪切盒，试件置于上、下剪切盒连接后内壁形成的空腔中；试件上部安装有法向加载垫块及法向加载压头，法向加载压头与法向加载垫块内设有入水/气通道；上、下剪切盒接触部分设有环绕空腔的扁平凹槽及出水/气通道；下剪切盒下部有滑动滚排置于移动轨道上。本系统可在剪切流变试验中不拆卸剪切盒条件下对试件进行干湿循环操作，能真实模拟降雨渗流和爆破振动对软岩流变效应的影响。

技术领域

本发明涉及一种试验系统，具体地说是涉及一种降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统。

背景技术

软弱夹层是露天采矿边坡剪切滑动垮塌破坏的一种重要结构形式，其流变力学性质是影响边坡稳定性的最重要因素之一。在矿山开采爆破振动、降雨渗流与干湿循环这三种因素耦合作用影响下，软弱夹层的流变效应会显著增加，由此导致的边坡失稳是矿山安全问题中最重要的研究对象之一。为了模拟、预测软弱夹层在实际工况下流变效应的变化情况，采用室内剪切流变试验来获得软岩在各种条件下的力学性质参数是目前最为简便、有效的方法。

目前，通常采用剪切流变试验系统对软弱夹层的流变性质进行室内试验研究，然而现有的剪切流变试验系统难以模拟降雨渗流与爆破振动耦合作用对试件的影响。一般现有的岩石剪切流变试验系统主要存在以下具体问题：

⑴、渗流剪切盒以辐射流的方式进行高压水注入时，仅为单孔注入高压水，且插入岩样内部的试件接头与法向加载垫块一体成型，完成一组试验后拆卸岩样过程繁琐，影响试验效率。

⑵、在试验过程中可以注入高压水使岩样含水率增加，但是无法使岩样迅速干燥，因此难以模拟岩样在自然条件下干湿循环的过程。

⑶、渗流剪切盒内部用于放置岩样的空腔尺寸是固定的，岩样放入空腔之后会存有一定的空隙，有可能导致试件在剪切的过程中发生偏转，影响试件受力方向，降低试验结果的准确性。

⑷、渗流剪切盒的上、下剪切盒在剪切过程中会产生滑动摩擦，这不仅会造成不必要的能量损耗，更重要的是所测出的岩样抗剪强度大于实际抗剪强度，如何降低摩擦力是一个亟待解决的问题。

⑸、在剪切流变试验过程中施加循环振动荷载可以很好地模拟岩样在实际工况下受到爆破振动影响，而国内外目前尚无在剪切流变试验过程中模拟爆破振动对岩样流变效应影响的试验设备。为此，很有必要开发一种软岩剪切流变试验系统用于模拟降雨渗流与爆破振动耦合作用对试件流变效应的影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷,而提供一种能承受高水压、试验精度及效率高、方便快速实现岩样的干湿循环，且可以施加法向和切向循环振动荷载来模拟爆破振动作用的降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统，至少设有加载装置和剪切盒；

所述的加载装置包括机架、法向静载电动缸、法向动载电动缸、水平静载电动缸、水平动载电动缸和反力柱；在机架的中部设有机架横梁，机架底部设有支撑脚；在机架上部设有法向静载电动缸，在机架下部设有法向动载电动缸，法向静载电动缸的压头与法向动载电动缸的压头在同一中心线上；在机架两侧设有水平静载电动缸和水平动载电动缸，水平静载电动缸的压头与水平动载电动缸的压头处在同一中心线上，水平动载电动缸的正上方设置有反力柱；