[发明专利]一种多点约束的岩体破坏试验装置和方法

说明书

本发明公开了一种多点约束的岩体破坏试验装置和方法，在顶板设有用于可控地对不规则岩块试样的顶部加载轴向的轴向加载机构，并通过第一位移传感器监测不规则岩块试样的顶部的轴向位移；在每根立柱设有至少一个用于对不规则岩块试样加载侧向约束压力的侧向约束机构，并通过第二位移传感器监测不规则岩块试样的侧面被约束的部位的侧向位移；同时，设有多个散斑测量装置以在试验过程中实时监测不规则岩块试样形状的变化过程；并通过数据采集及处理系统获取可用于准确地评价不规则岩体的力学性能的试验数据，以供后续进行反演和分析处理，进而准确地评价不规则岩体的力学性能，以对堆石坝等岩土工程或水利工程的不规则岩体的力学行为进行准确预测。

技术领域

本发明涉及岩土、水利工程的岩体（或颗粒材料体）力学试验技术领域，特别涉及一种多点约束的岩体破坏试验装置和方法。

背景技术

现有岩土工程或水利工程中，对于岩体（或颗粒材料体）的力学性能评价均是基于对标准形状试样（例如圆柱形试样）在有限方向上施加压力和约束的试验数据。实际上，在堆石坝中，岩体（包含岩块）并非以标准（即并非以规则）的形状出现，单个岩块与周围多个岩块存在复杂的相互作用，因此受到来自多个方向的约束，其力学行为难以用三轴或单轴等传统试验装置进行测试。因此，仅仅靠单轴或三轴试验装置进行试验而获得的试验数据难以用于准确地评价不规则岩体的力学性能，从而无法对堆石坝等岩土工程或水利工程的不规则岩体的力学行为进行准确预测，进而影响对堆石坝等岩土工程或水利工程的使用安全性的判断。因此，如何对复杂压力条件下的不规则岩体的力学行为进行准确的试验研究至关重要。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种多点约束的岩体破坏试验装置和方法，旨在获取可用于准确地评价不规则岩体的力学性能的试验数据。

为实现上述目的，本发明提出一种多点约束的岩体破坏试验装置，包括：

围架，所述围架包括用于支撑不规则岩块试样的底座、多根环向间隔分布并固设于底座的立柱、以及固设于多根立柱顶部之间的顶座，所述底座、多根立柱和顶座共同形成将不规则岩块试样围于其内的试验空间；

轴向加载机构，用于可控地对不规则岩块试样的顶部加载轴向压力，直至不规则岩块破坏；

第一位移传感器，用于直接或者间接监测不规则岩块试样的顶部在轴向加载机构的轴向压力加载下的轴向位移；

多个侧向约束机构，每根立柱设有至少一个所述侧向约束机构，每个侧向约束机构用于对不规则岩块试样加载侧向的约束压力；

多个第二位移传感器，用于直接或者间接监测不规则岩块试样的侧面被相应的侧向约束机构约束的部位的侧向位移；

多个散斑测量装置，用于监测不规则岩块试样形状的变化过程；以及

数据采集及处理系统，用于直接或者间接获取轴向加载机构加载于不规则岩块试样的轴向压力、多个侧向约束机构加载于不规则岩块试样的约束压力、第一位移传感器监测到的不规则岩块试样的顶部在轴向加载机构的轴向压力加载下的轴向位移、第二位移传感器检测到的不规则岩块试样的侧面被相应的侧向约束机构约束的部位的侧向位移、以及多个散斑测量装置监测到的不规则岩块试样形状的变化过程，以供后续进行反演和分析处理。

本发明还提出了一种多点约束的岩体破坏试验方法，包括步骤：

S1、将不规则岩块试样放入试验空间，并由底座支撑；

S2、根据不规则岩块试样的形状，将预定数量和水平方向的侧向约束机构调整至与不规则岩块试样侧面的被约束部位接触或者紧贴；