[发明专利]岩石剪切试验设备及针对岩石试块的直剪试验测试方法

说明书

本发明涉及一种岩石剪切试验设备及针对岩石试块的直剪试验测试方法。岩石剪切试验设备包括主框架、剪切盒、竖向加载装置、水平加载装置及测试组件。剪切盒的第一半盒与第二半盒相对且层叠设置，以围设形成容积可调的容纳空间。竖向加载装置包括法向加载油缸。水平加载装置包括水平加载油缸。水平加载油缸包括第二固定端及第二动作端。测试组件包括安装于第一动作端的多个法向载荷传感器。多个法向载荷传感器中的任意一者用于采集岩石试块的法向应力值。每个法向载荷传感器的测量量程均不相同。由此，上述岩石剪切试验设备可以针对不同尺寸规格的岩石试块进行直剪试验，并使直剪试验结果的准确性更高。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种岩石剪切试验设备及针对岩石试块的直剪试验测试方法。

背景技术

随着大型岩土工程向深部岩体发展，深部岩土工程的安全问题也日益受到重视。深部工程岩体中通常包含形态各异、尺寸不一的天然结构面，其所处位置通常具有很高的地应力，结构面的存在降低了岩体的强度，故结构面的破坏很可能会诱发大规模且剧烈的地质灾害。因此，开展室内直剪试验是研究岩体内结构面在高应力下的受力、变形及破坏机制的常用手段。而岩石剪切试验设备是目前较为常用的室内直剪试验设备。

目前，为了更为全面地研究岩石结构面在高应力下的受力、变形及破坏机制，需要对不同尺寸大小或规格的岩石试块进行直剪试验，并且迫切需要开展不同法向刚度加载模式下的岩石试块直剪试验。但是，现有常规岩石剪切试验设备对多种不同尺寸规格的岩石试块进行直剪试验时，存在应力及位移测量精度不高、法向加载模式简单等问题，不仅影响直剪试验结果的准确性，也制约了深入岩石试块的剪切力学特性和新现象的发现。

发明内容

基于此，有必要针对常规直剪试验试验结果准确性不高、缺乏法向常刚度加载模式的问题，提供一种可提高试验结果准确性的岩石剪切试验设备及针对岩石试块的剪切试验测试方法。

一种岩石剪切试验设备，包括：

主框架，包括基座及设置于所述基座上的支架，所述支架及所述基座的连线方向为第一方向；

剪切盒，包括第一半盒及第二半盒，所述第一半盒与所述第二半盒相对且层叠设置，以围设形成用于安置岩石试块的容纳空间，且所述容纳空间的容积可调，所述第二半盒安装于所述基座上；

竖向加载装置，包括法向加载油缸，所述法向加载油缸包括相对的第一固定端及第一动作端，所述第一固定端安装于所述支架远离所述基座的一端，且所述第一动作端与所述第一半盒连接，并可驱动所述第一半盒沿所述第一方向移动；

水平加载装置，包括水平加载油缸，所述水平加载油缸包括第二固定端及第二动作端，所述第二固定端安装于所述基座上，所述第二动作端与所述第二半盒连接，并可驱动所述第二半盒沿垂直于所述第一方向的第二方向滑动；及

测试组件，包括安装于第一动作端的多个法向载荷传感器，多个所述法向载荷传感器中的任意一者用于采集所述岩石试块的法向应力值，且每个所述法向载荷传感器的测量量程均不相同。

在其中一个实施例中，所述支架包括连接座及至少三个平行且间隔设置的立柱，至少三个所述立柱沿所述连接座的周向设置于所述连接座朝向所述基座一侧，且每个所述立柱远离所述连接座的一端与所述基座固定连接，所述第一固定端与所述连接座固定连接。

在其中一个实施例中，所述主框架还包括安装于所述基座上的导轨，且所述导轨沿所述第二方向延伸，所述第二半盒可滑动地安装于所述导轨上；

优选地，所述导轨为两个，两个所述导轨平行且间隔设置，每个所述导轨远离所述基座的一端沿背离另一个所述导轨的方向弯折，以使所述导轨呈倒L形，所述第二半盒的底部设置有两个分别与所述导轨相匹配的滑槽，且两个所述导轨分别可滑动地安装于两个所述滑槽内。