[发明专利]一种岩石节理双面抗剪强度测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种岩石节理双面抗剪强度测试装置及测试方法，包括固定系统及加压系统，双节理试样包括从上到下依次紧密设置的三个试块，相邻两个试块之间设置有节理面；上下两端的两个试块分别与固定系统固定连接；第一加压系统设置在上端试块的上部，用于施加相对于节理面的法向应力；第二加压系统和第三加压系统对称设置在中间一个试块的两侧，用于对该试块施加循环静力或循环往复力；本发明通过将双节理试样中的上下两个试块分别与固定系统固定，在双节理试样的上端设置一个加压系统，实现了对节理面施加法向应力；通过对称设置两个加压系统实现了对中间试块施加循环往复加力，实现了对双节理面循环剪切破坏特征和力学特性进行系统全面的分析。

技术领域

本发明涉及岩石室内剪切试验技术领域，特别涉及一种岩石节理双面抗剪强度测试装置及测试方法。

背景技术

目前，在大型水利工程修建、深埋隧道开挖、矿产资源开采以及城市地下空间开发，均不可避免的对地下岩体进行开挖扰动，尤其对含节理的层状岩体，其沿节理面破坏的力学特性和变形特征最为突出；因而，层状岩体节理抗剪强度测试尤为重要。

岩体破坏主要以压缩破坏和剪切破坏为主，由于岩体富含节理，理论研究中岩体破坏主要以剪切破坏为研究对象。在实际层状岩体破坏中，完整岩体并未沿着某一个面而破坏，而是沿多个面破坏；对于含节理岩体，尤其是层状岩体，在开挖扰动之后，节理面附近岩块极易沿节理产生错动、滑移，尤其在循环动荷载作用下，使得节理面力学参数值急剧降低。因此，节理面强度特征决定了节理化岩体破坏力学特性和变形特征。

目前，对节理岩体破坏特征的试验研究主要以单面剪切试验为主，利用特有工具将其劈裂形成次生节理面，再利用直剪设备进行剪切试验。单面直剪试验易得出沿节理的破坏特征和剪切力学特性。但对于层状岩体，其破坏方式并非仅仅单面剪切破坏，而是双面或多面剪切破坏，具体破坏形式主要由节理分布特征所决定。因而，单面剪切试验数据可靠性不足，影响实际工程稳定性计算。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种岩石节理双面抗剪强度测试装置及测试方法，以解决现有的单面剪切试验在含节理岩体破坏研究方法存在数据单一、可靠性低的技术问题。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种岩石节理双面抗剪强度测试装置，包括固定系统及加压系统，固定系统用于固定双节理试样；双节理试样包括从上到下依次紧密设置的第一试块、第二试块及第三试块，第一试块与第二试块之间设置有第一节理面，第二试块与第三试块之间设置有第二节理面，第一节理面和第二节理面均为水平设置；第一试块和第三试块分别与固定系统固定连接；

加压系统包括第一加压系统、第二加压系统及第三加压系统，第一加压系统设置在第一试块的上端，用于对双节理试样施加相对于第一节理面或第二节理面的法向应力；第二加压系统和第三加压系统对称设置在第二试块的两侧，分别用于对第二试块施加循环静力或循环往复力。

进一步的，固定系统包括环型框架、顶部活动板、底部活动板及试样固定装置；顶部活动板和底部活动板平行间隔设置在环型框架内，顶部活动板设置在底部活动板的上方，顶部活动板或底部活动板与环型框架之间采用活动连接；第一试块通过试样固定装置与顶部活动板固定连接，第三试块通过试样固定装置与底部活动板固定连接。

进一步的，试样固定装置包括L型约束板及固定连接杆，L型约束板的一端与顶部活动板或底部活动板固定连接，L型约束板的另一端与第一试块或第三试块的侧壁紧贴设置；固定连接杆依次贯穿L型约束板及顶部活动板或底部活动板之间，通过固定连接杆将L型约束板与顶部活动板或底部活动板固定连接在一起。

进一步的，加压系统包括液压控制系统、液压加载装置及液压加载装置固定板；液压控制系统的出油端与液压加载装置的进油端连接；液压加载装置通过液压加载装置固定板固定设置在固定系统上。