[发明专利]循环双剪切试验装置及其应用方法

权利要求书

1.一种循环双剪切试验装置及其应用方法，其特征在于：包括加载框架，所述加载框架的内部设有相互垂直交接的横向槽道和纵向槽道，所述横向槽道用于容置横向设置的加锚裂隙岩体试件，横向槽道的一端与加锚裂隙岩体试件相抵接、另一端与设有轴向压力施加系统；所述纵向槽道的两端对称设有剪切力施加系统。

2.根据权利要求1所述的循环双剪切试验装置，其特征在于：所述轴向压力施加系统包括横向液压油缸，所述横向液压油缸的活塞杆末端固联有用于与加锚裂隙岩体试件的端面相接触的第一加载垫块；所述剪切力施加系统包括对称设置在纵向槽道两端的纵向液压油缸，所述纵向液压油缸的活塞杆末端固联有用于与加锚裂隙岩体试件的周侧面相接触的第二加载垫块。

3.根据权利要求2所述的循环双剪切试验装置，其特征在于：所述加载框架包括两个对称布置的U型加载框，两个U型加载框的左、右两侧分别设有短几字形夹持框和长几字形夹持框，短几字形夹持框和长几字形夹持框均通过固定螺栓与两个对称布置的U型加载框相连，两个U型加载框的底面之间形成纵向槽道；短几字形夹持框的底面与长几字形夹持框的底面之间形成横向槽道。

4.根据权利要求3所述的循环双剪切试验装置，其特征在于：两个U型加载框的底面内侧分别固联有A侧纵向液压油缸和B侧纵向液压油缸；所述横向液压油缸固联在长几字形夹持框的底面内侧。

5.根据权利要求1所述的循环双剪切试验装置，其特征在于：所述加锚裂隙岩体试件包括至少一根锚杆和三个沿横向并排分布混凝土块，三个混凝土块同轴设有横向贯穿的通孔；所述锚杆伸入通孔内部并贯穿于三个混凝土块之间，锚杆通过砂浆或者树脂锚固剂固定在混凝土块的通孔内。

6.根据权利要求3所述的循环双剪切试验装置，其特征在于：还包括围压加载系统，所述围压加载系统包括十字形底板、上盖板以及连接螺栓，所述十字形底板通过连接螺栓与U型加载框、短几字形夹持框以及长几字形夹持框的底部相连接，用于密封住横向槽道和纵向槽道的下端；所述上盖板平行设于加锚裂隙岩体试件的上方，上盖板通过连接螺栓与短几字形夹持框、长几字形夹持框的顶部相连接。

7.根据权利要求6所述的循环双剪切试验装置，其特征在于：所述围压加载系统还包括液压垫和滚珠减摩板，所述液压垫设于短几字形夹持框与加锚裂隙岩体试件之间、长几字形夹持框与加锚裂隙岩体试件之间、十字形底板与加锚裂隙岩体试件之间、上盖板与加锚裂隙岩体试件之间；所述加锚裂隙岩体试件中，位于中间位置的混凝土块的上、下侧面与液压垫之间均设有滚珠减摩板。

8.一种循环双剪切试验装置的应用方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～5中任意一项所述的循环双剪切试验装置，包含如下步骤：

步骤S1：将加锚裂隙岩体试件安装在加载框架内部的横向槽道内，加锚裂隙岩体试件的一端与横向槽道远离轴向压力施加系统的一端相向抵接；

步骤S2：通过轴向压力施加系统的横向液压油缸对加锚裂隙岩体试件施加轴向压力至设计值；

步骤S3：控制剪切力施加系统的A侧纵向液压油缸对加锚裂隙岩体试件施加剪切力，至剪切位移达到设计值后，降低剪切力至零，收回A侧纵向液压油缸；记录加载过程中加锚裂隙岩体试件的剪切力及剪切变形情况；

步骤S4：控制剪切力施加系统的B侧纵向液压油缸对加锚裂隙岩体试件施加剪切力，至剪切位移达到设计值后，降低剪切力至零，收回B侧纵向液压油缸；记录加载过程中加锚裂隙岩体试件的剪切力及剪切变形情况；

步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，直至达到试验设计的循环剪切次数，结束试验。

9.一种循环双剪切试验装置的应用方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～7中任意一项所述的循环双剪切试验装置，包含如下步骤：

步骤S1：将加锚裂隙岩体试件安装在加载框架内部的横向槽道内，加锚裂隙岩体试件的一端与横向槽道远离轴向压力施加系统的一端相向抵接；

步骤S2：通过轴向压力施加系统的横向液压油缸对加锚裂隙岩体试件施加轴向压力至设计值；

步骤S3：通过围压加载系统对加锚裂隙岩体试件施加围压至设计值；

步骤S4：控制剪切力施加系统两侧的纵向液压油缸同时对加锚裂隙岩体试件施加压力，使两个剪切加载面达到设计围压；

步骤S5：控制剪切力施加系统的A侧纵向液压油缸以恒定位移速度模式加载，同时控制剪切力施加系统的B侧纵向液压油缸以恒定压力模式加载，至剪切位移达到设计值后，将剪切力施加系统的A侧纵向液压油缸改为恒定压力模式加载，由此实现在围压不变的情况下进行A侧剪切加载；记录加载过程中加锚裂隙岩体试件的剪切力及剪切变形情况；

步骤S6：将剪切力施加系统的B侧液压油缸改为恒定位移速度模式加载，同时剪切力施加系统的A侧液压油缸维持恒定压力模式加载，至剪切位移达到设计值后，将剪切力施加系统的B侧液压油缸改为恒定压力模式加载，由此实现在围压不变的情况下实现B侧剪切加载；记录加载过程中加锚裂隙岩体试件的剪切力及剪切变形情况；

步骤S7：重复上述步骤S5和步骤S6，直至达到试验设计的循环剪切次数，结束试验。