[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剪切盒

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剪切盒，设上、下剪切盒，上剪切盒设上顶板与上剪切体，下剪切盒设下剪切体与下底板，上、下剪切盒通过竖向辊轴压紧连接，上剪切体与下剪切体内壁共同形成放置岩石试件的空腔；岩石试件上部设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；上剪切盒中设有预夹紧板可调节岩石试件贴合上剪切体；上、下剪切体接触部分设有环绕空腔的扁平凹槽及出水/气通道；下剪切体两侧设有大滚珠排；上顶板上设有小滚珠排和移动滑板，下底板下设有滑动滚排。本剪切盒可保证高压水/气的密封及快速进行干湿循环操作，剪切过程中摩擦力小，剪切试验结果吻合真实情况。

技术领域

本发明涉及一种剪切盒，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剪切盒。

背景技术

软弱夹层(软岩)是露天采矿边坡剪切滑动垮塌破坏的一种重要结构形式，其剪切流变力学性质是影响边坡稳定性的最重要因素之一。在岩土工程领域，岩体剪切流变特性对于一些重大工程的长期安全性和稳定性有着重大影响。为了模拟和预测软弱夹层在自然工况下长期强度性质的变化情况，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。

当前，研制降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统最核心的技术难点在于剪切渗流盒(以下简称剪切盒)的设计与加工。剪切盒不仅要能够在注入高压水/气时保持剪切盒的密封，同时还要在施加循环振动荷载的条件下，密封性能不受到影响。一般现有的岩石剪切流变试验剪切盒主要存在以下问题：

①、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，且插入岩石试件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石试件过程繁琐，影响试验效率。

②、在试验过程中可以使岩石试件受到高压水的渗透而使含水率增加，但是无法使试件迅速干燥，因此难以模拟岩石试件在自然条件下干湿循环的过程。

③、剪切盒内放置岩石试件的空腔尺寸是固定的，岩石试件放入空腔后会存有一定的空隙，而存在的空隙就会导致剪切过程中岩石试件发生偏转，影响试验结果的准确性。

④、上剪切盒、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石试件抗剪强度大于实际抗剪强度，如何降低摩擦力对试验结果的影响是一个亟待解决的问题。

⑤、在进行剪切流变试验过程中施加循环振动荷载可以很好地模拟试件在实际工况下受到爆破振动影响，然而国内外目前尚无在剪切流变试验过程中对试件施加循环振动荷载的试验设备，如何对剪切盒进行相应的改造是一个创新性的问题。

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/气压、试验精度及效率高，能方便快速实现试件的干湿循环，而且还可以为施加循环振动荷载装置提供合适构件的降雨渗流和爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验剪切盒。

为了实现上述目的，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剪切盒，至少包括上剪切盒、下剪切盒、法向加载压头、法向加载垫块和试件接头；

所述的上剪切盒设有上顶板与上剪切体，上顶板与上剪切体通过内六角圆柱头螺钉紧固连接；所述的下剪切盒设有下剪切体和下底板，下剪切体和下底板也通过内六角圆柱头螺钉紧固连接；

所述的上剪切盒与下剪切盒通过竖向辊轴压紧连接，上剪切盒两侧设有通孔，下剪切盒的两侧设有内螺纹连接孔，竖向辊轴穿过上剪切盒两侧的通孔通过内螺纹连接孔与下剪切盒啮合，在进行剪切试验时竖向辊轴能在上剪切盒两侧通孔范围内移动；上剪切盒与下剪切盒压紧连接后，在上剪切体及下剪切体内壁中形成一个长方体空腔，岩石试件放置于长方体空腔中；