[实用新型]一种双向压致剪切岩石渗流装置

说明书

本实用新型涉及室内岩石力学试验装置，更具体涉及一种双向压致剪切岩石渗流装置，属于岩土工程技术领域。该装置由底座、方形挤压块、滚珠、滚珠板和千斤顶组成，本实用新型的一种双向压致剪切岩石渗流装置解决了传统岩石渗透性研究较复杂，破裂面吻合不精确的问题，可在岩样剪切破坏后直接进行渗流试验，排除了认为移动的误差，便于操作，保证了结果的可靠性，一种双向压致剪切岩石渗流装置操作简单，加载系统功能丰富，可普遍用于岩石的剪切试验和岩石单裂隙渗流试验。

技术领域

本实用新型涉及室内岩石力学试验装置，更具体涉及一种研究岩石双向压致剪切及岩石破裂面渗透性的装置，属于岩土工程技术领域。

背景技术

随着地下工程向深部发展的趋势，深部岩石所遭受的压缩及剪切破坏也愈加复杂，并且由于地下水在岩石中的渗流作用，使得岩石的抗压及抗剪能力弱化，加剧了工地事故的发生。

目前，对于岩石抗剪强度的实验仪器有直剪仪，常规三轴压缩装置等。直剪仪的剪切面被实验仪器所局限，发生剪切破坏的位置不是岩样最薄弱面。常规三轴压缩仪通过控制围压来测定岩样的三轴抗压强度，数据较为可靠，但是未考虑到仪器压头的小变形，对岩样破坏后的渗透性测试较为困难。关于岩石的渗透性研究，早期都是采用一维渗透仪或三轴渗透仪研究岩石的物理因素对渗透性的影响，但是一维渗透仪和三轴渗透仪等传统的渗透试验装置将岩石置于侧限或三轴应力状态下进行渗流测试，无法对岩石施加较大的剪切作用，也不能测定岩石剪切破坏后沿剪切面渗流的变化。虽然有外国学者研究了岩石剪切破坏前后渗透特性的变化情况，但是由于仪器设备的限制，对不同侧向压力下岩石剪切后的渗透特性的变化规律、内在机理及其影响因素还缺乏系统的认识。

因此，为了开展室内试验并研究不同侧向压力下岩石发生剪切破坏的力学特征及岩石破坏后的渗透性，亟需研发一种可实现双向压致剪切及渗透性的岩石力学试验机，实现工程中岩体破裂过程和渗透特性的理论描述，这对于认识和治理岩体开挖中所遭遇的工程灾害具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型旨在开展室内试验并研究不同侧向压力下岩石双向压致剪切破坏的力学特征及岩石破坏后的渗透性。

该装置主要由底座、方形挤压块、滚珠、滚珠板和千斤顶组成，底座呈凹台状，底座上端面中心开有方形凹槽，下压头刚好布置在底座的方形凹槽内，下压头呈圆柱状，下压头由一号刚性台阶式圆柱型垫块和一号柔性半圆柱垫块构成，底座上端面的前后两侧边缘处布置有隔板，方形挤压块位于底座上部，两个对称布置的方形挤压块构成外方内圆状的空心立方体，圆柱型空心区域用于放置岩样，方形挤压块的外侧均附有滚珠排，滚珠排由滚珠和滚珠板构成，上压头位于岩样上方，上压头呈圆柱状，上压头由二号刚性台阶式圆柱型垫块和二号柔性半圆柱垫块构成，圆柱形上压头的上方是千斤顶，渗流装置由进水口、进水管、出水管和出水口构成，进水口位于二号刚性台阶式圆柱型垫块外部，出水口位于底座外部。底座与下压头、上压头与进水管、下压头与出水管接触面分别设有密封圈。

所述的上压头和下压头竖直分布于方形挤压块空心区域的上下侧，尺寸及结构完全相同，上压头的二号柔性半圆柱垫块与下压头的一号柔性半圆柱垫块呈对称布置。

所述的渗流装置由上部的进水口连通外部水源，通过进水管连接至二号刚性台阶式圆柱型垫块与二号柔性半圆柱垫块的底面交界处，出水管上部连接于一号刚性台阶式圆柱型垫块和一号柔性半圆柱垫块的顶面交界处，下部连接于出水口。

所述的底座上部的隔板，较好的限制了方形挤压块发生前后位移，使方形挤压块只能在左右方向上移动，岩样应与两个对称布置的方形挤压块构成的圆柱型空心区域具有相同的半径，当两侧的方形挤压块挤压岩样时，两个方形挤压块之间留有空隙。

由于采用了以上技术方案，一种双向压致剪切岩石渗流装置有以下优点：

1该装置整合了常规三轴压缩装置和直剪仪的优点，将两者结合并且优化，可以较为精准的测试岩样的各种力学性质。