一種巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖石工程領(lǐng)域，具體涉及一種巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)方法及裝置，主要用于尺寸為10?50cm的巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研宄。
【背景技術(shù)】
[0002]順層巖質(zhì)邊坡中存在大量的結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)小于巖體強(qiáng)度，導(dǎo)致順層巖質(zhì)邊坡極易沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移破壞，因此結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的確定是邊坡穩(wěn)定控制的關(guān)鍵因素。目前國內(nèi)外對結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的確定主要是通過經(jīng)驗(yàn)估算法、現(xiàn)場原位試驗(yàn)及室內(nèi)直剪試驗(yàn)獲取。對于經(jīng)驗(yàn)估算法而言，取值隨意性大，易與實(shí)際產(chǎn)生一定偏差；而現(xiàn)場原位試驗(yàn)由于儀器攜帶不方便，而且耗時(shí)耗力，在工程中也較少采用；傳統(tǒng)的室內(nèi)直剪試驗(yàn)一般借助固定剪切盒，由于巖體試件在切割過程中的尺寸和結(jié)構(gòu)面位置不易控制，加上試件在直剪試驗(yàn)過程中得不到較好固定，在進(jìn)行直剪試驗(yàn)過程中極易產(chǎn)生相對移動，導(dǎo)致得到的結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)偏離實(shí)際值，造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。因此，我們迫切需要一種新的巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)方法及裝置，以準(zhǔn)確測量巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)方法及裝置，該裝置和方法能固定不同巖體結(jié)構(gòu)面，準(zhǔn)確測量巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
步驟一、將巖體試件切成長方體結(jié)構(gòu)，標(biāo)出巖體試件的豎直軸心線和水平軸心線；步驟二、調(diào)節(jié)巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的調(diào)節(jié)桿，使巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的活動鋼擋板與巖體試件接觸(控制調(diào)節(jié)桿將切成長方體含結(jié)構(gòu)面的巖體試件置于活動鋼擋板中間，通過旋轉(zhuǎn)螺母微調(diào)將巖體試件精準(zhǔn)定位于加載軸線上)；使巖體試件的豎直軸心線與巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的法向加載機(jī)構(gòu)的豎直軸心線重合(確保法向加載機(jī)構(gòu)與巖體試件平面尺寸幾何中心一致)，巖體試件的水平軸心線與剪切加載機(jī)構(gòu)的水平軸心線重合(確保剪切加載機(jī)構(gòu)與巖體試件剪切面的幾何中心一致)；使巖體試件的結(jié)構(gòu)面置于活動鋼擋板的上方；
步驟三、在巖體試件的頂面安裝巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的法向位移傳感器，在巖體試件的側(cè)邊安裝巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的水平位移傳感器，在剪切加載機(jī)構(gòu)與巖體試件之間設(shè)置水平壓力傳感器，在法向加載機(jī)構(gòu)與巖體試件之間設(shè)置法向壓力傳感器；
步驟四、巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的活動鋼擋板將巖體試件固定，巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的法向加載機(jī)構(gòu)從豎直方向?qū)r體試件進(jìn)行分級施力，巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置的剪切加載機(jī)構(gòu)從水平方向?qū)r體試件進(jìn)行分級施力；法向位移傳感器和水平位移傳感器記錄每次分級施力后的位移值，并將位移值傳遞給計(jì)算機(jī)；法向壓力傳感器、水平壓力傳感器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)記錄法向加載機(jī)構(gòu)、剪切加載機(jī)構(gòu)的施力數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)接收法向加載機(jī)構(gòu)、剪切加載機(jī)構(gòu)的施力數(shù)據(jù)、法向位移傳感器和水平位移傳感器的位移值，并對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，得出巖體試件的抗剪切強(qiáng)度。
[0005]更進(jìn)一步的方案是，所述巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置包括反力框架、法向位移傳感器、水平位移傳感器、法向壓力傳感器、水平壓力傳感器、計(jì)算機(jī)，所述反力框架的下部四周設(shè)置有巖體試件固定機(jī)構(gòu)，所述反力框架的側(cè)板與剪切加載機(jī)構(gòu)固定，所述反力框架的頂板與法向加載機(jī)構(gòu)固定；法向加載機(jī)構(gòu)與巖體試件接觸，并且法向加載機(jī)構(gòu)的豎直軸心線與巖體試件的豎直軸心線重合；剪切加載機(jī)構(gòu)與巖體試件接觸，且剪切加載機(jī)構(gòu)的水平軸心線與巖體試件的水平軸心線重合；
所述巖體試件固定機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)桿，所述調(diào)節(jié)桿的一端設(shè)有活動鋼擋板，所述調(diào)節(jié)桿的另一端穿過反力框架下部的鋼板后由旋轉(zhuǎn)螺母固定，巖體試件固定機(jī)構(gòu)根據(jù)巖體試件的大小，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿的長度；
所述剪切加載機(jī)構(gòu)包括與反力框架的側(cè)板固定連接的水平千斤頂，所述水平千斤頂?shù)捻敹送ㄟ^水平承壓鋼板與巖體試件連接；千斤頂?shù)乃捷S心線與巖體試件的水平軸心線重合；
所述法向加載機(jī)構(gòu)包括與反力框架的頂板固定連接的豎向千斤頂，所述豎向千斤頂?shù)捻敹送ㄟ^法向承壓鋼板與巖體試件連接；豎向千斤頂?shù)呢Q直軸心線與巖體試件的豎直軸心線重合；
所述法向位移傳感器置于巖體試件的頂面，所述水平位移傳感器置于巖體試件的側(cè)邊，所述法向壓力傳感器置于法向承壓鋼板與巖體試件之間，所述水平壓力傳感器置于水平承壓鋼板與巖體試件之間，所述法向位移傳感器、水平位移傳感器、法向壓力傳感器、水平壓力傳感器將采集的數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收法向位移傳感器、水平位移傳感器、法向壓力傳感器、水平壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計(jì)算、分析。
[0006]更進(jìn)一步的方案是，所述法向承壓鋼板包括法向上承壓鋼板、法向下承壓鋼板，以及位于法向上承壓鋼板和法向下承壓鋼板之間的滾軸排。
[0007]更進(jìn)一步的方案是，所述反力框架包括底板和門型框架，所述底板的上下兩側(cè)設(shè)有短鋼板(上短鋼板、下短鋼板)，門型框架的兩側(cè)邊與底板的左右兩側(cè)連接。
[0008]更進(jìn)一步的方案是，所述法向上承壓鋼板和法向下承壓鋼板的大小相等，且略大于巖體試件的上表面。
[0009]更進(jìn)一步的方案是，所述法向上承壓鋼板和法向下承壓鋼板的規(guī)格為1cmXlOcm、20cmX20 cm、30cmX30 cm、40cmX40 cm 或 50cmX50 cmD
[0010]更進(jìn)一步的方案是，所述活動鋼擋板的規(guī)格為1cmXlO cm、10cmX20 cm、1cmX30 cm、10cmX40 cm 或 10cmX50 cmD
[0011]本發(fā)明還提供一種巖體結(jié)構(gòu)面剪切試驗(yàn)裝置，它包括反力框架、法向位移傳感器、水平位移傳感器、法向壓力傳感器、水平壓力傳感器、計(jì)算機(jī)，所述反力框架的下部四周設(shè)置有巖體試件固定機(jī)構(gòu)，所述反力框架的側(cè)板與剪切加載機(jī)構(gòu)固定，所述反力框架的頂板與法向加載機(jī)構(gòu)固定；法向加載機(jī)構(gòu)與巖體試件接觸，并且法向加載機(jī)構(gòu)的豎直軸心線與巖體試件的豎直軸心線重合；剪切加載機(jī)構(gòu)與巖體試件接觸，且剪切加載機(jī)構(gòu)的水平軸心線與巖體試件的水平軸心線重合；
所述巖體試件固定機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)桿，所述調(diào)節(jié)桿的一端設(shè)有活動鋼擋板，所述調(diào)節(jié)桿的另一端穿過反力框架下部的鋼板后由旋轉(zhuǎn)螺母固定，巖體試件固定機(jī)構(gòu)根據(jù)巖體試件的大小，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿的長度；
所述剪切加載機(jī)構(gòu)包括與反力框架的側(cè)板固定連接的水平千斤頂，所述水平千斤頂?shù)捻敹送ㄟ^水平承壓鋼板與巖體試件連接；水平千斤頂?shù)乃捷S心線與巖體試件的水平軸心線重合；
所述法向加載機(jī)構(gòu)包括與反力框架的頂板固定連接的豎向千斤頂，所述豎向千斤頂?shù)捻敹送ㄟ^法向承壓鋼板與巖體試件連接；豎向千斤頂?shù)呢Q直軸心線與巖體試件的豎直軸心線重合；
所述法向位移傳感器置于巖體試件的頂面，所述水平位移傳感器置于巖體試件的側(cè)邊，所述法向壓力傳感器置于法向承壓鋼板與巖體試件之間，所述水平壓力傳感器置于水平承壓鋼板與巖體試件之間，所述法向位移傳感器、水平位移傳感器、法向壓力傳感器、水平壓力傳感器將采集的數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收法向位移傳感器、水平位移傳感器、法向壓力傳感器、水平壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計(jì)算、分析。
[0012]更進(jìn)一步的方案是，所述法向承壓鋼板包括法向上承壓鋼板、法向下承壓鋼板，以及位于法向上承壓鋼板和法向下承壓鋼板之間的滾軸排。
[0013]更進(jìn)一步的方案是，所述反力框架包括底板和門型框架，所述底板的上下兩側(cè)設(shè)有短鋼板(上短鋼板、下短鋼板)，門型框架的兩側(cè)邊與底板的左右兩側(cè)連接。
[0014]更進(jìn)一步的方案是，所述法向上承壓鋼板和法向下承壓鋼板的大小相等，且略大于巖體試件的上表面。
[0015]更進(jìn)一步的方案是，所述法向上承壓鋼板和法向下承壓鋼板的規(guī)格為1cmXlOcm、20cmX20 cm、30cmX30 cm、40cmX40 cm 或 50cmX50 cm ;所述活動鋼擋板的規(guī)格為1cmX 10 cm、10cmX20 cm、10cmX30 cm、10cmX40 cm 或 10cmX50 cm;所述調(diào)節(jié)桿長300mm，直徑為 25mm。
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