[发明专利]循环双剪切试验装置及其应用方法

说明书

本发明涉及一种循环双剪切试验装置及其应用方法，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。本发明设计合理，实现了复杂条件下大尺寸加锚裂隙岩体试件的循环双剪切试验，克服了传统双剪切试验不能进行复杂条件下剪切试验的难题，对加锚裂隙岩体的理论研究和工程设计具有重要意义。

技术领域：

本发明属于岩土工程试验测试领域，尤其涉及一种循环双剪切试验装置及其应用方法。

背景技术：

在大型洞室群施工过程中，临近洞室交替开挖可能导致岩体节理产生循环剪切荷载。我国部分区域地震活动非常活跃，很多边坡、隧道、水利水电等工程不可避免的修建在地震区域，地震动荷载也可能引发岩体节理循环剪切错动。

然而，循环剪切荷载和地震动荷载对加锚节理岩体剪切特性的影响尚不明确。节理的循环剪切极可能导致贯穿节理的锚固结构产生严重破坏。研究清楚循环剪切荷载对加锚节理岩体剪切特性的影响，才能进行科学合理的锚固设计，减少工程地质灾害发生的风险。

传统的剪切试验装置对两个被锚杆/锚索串起来的岩块进行剪切，其剪切力不在同一轴线导致受力不平衡、结构复杂，并存着可容纳试件较小的问题，不能进行大尺寸加锚裂隙岩体循环剪切试验。

加锚裂隙岩体的双剪切试验处于起步阶段，克服了传统的单剪切试验装置剪切力不在同一轴线导致受力不平衡的问题。但是现有双剪切试验装置既不能进行循环剪切试验，也不能模拟真实复杂的外力条件。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种循环双剪切试验装置及其应用方法，设计合理，不仅可以模拟真实复杂的外力条件，而且可以实现大尺寸加锚裂隙岩体循环剪切试验。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种循环双剪切试验装置，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。