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原文传递一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置及方法

专利名称：	一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置，包括卧式抗扭主机机构框架，卧式抗扭主机机构框架包括底座和设置在底座两侧的第一支撑架和第二支撑架，结构面上盘组件安装在第一支撑架上，结构面下盘组件安装在第二支撑架上，结构面上盘组件为上剪切盒提供z向荷载和y向平动剪切荷载，结构面下盘组件为下剪切盒提供x向平动剪切荷载与围绕z轴的扭转荷载。本发明在结构面剪切平面上施加相互偶联结构面法向、双向平动、扭转四个自由度多维加载，从而实现结构面上四自由度平‑扭偶联动态地震动态效应的合理表达。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	崔臻;盛谦;陈健;梅贤丞;冷先伦
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-11T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202311016546.1
公开号：	CN117054215A
代理机构：	武汉宇晨专利事务所(普通合伙)
代理人：	李鹏
分类号：	G01N3/02;G01N3/24;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/02;G01N3/24
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
主权项：	1.一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置，包括卧式抗扭主机机构框架(A)，其特征在于，卧式抗扭主机机构框架(A)包括底座(A101)和设置在底座(A101)两侧的第一支撑架(A102)和第二支撑架(A103)，结构面上盘组件(B1)安装在第一支撑架(A102)上，结构面下盘组件(B2)安装在第二支撑架(A103)上，结构面上盘组件(B1)为上剪切盒(C1)提供z向荷载和y向平动剪切荷载，结构面下盘组件(B2)为下剪切盒(C2)提供x向平动剪切荷载与围绕z轴的扭转荷载。 2.根据权利要求1所述一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置，其特征在于，所述结构面上盘组件(B1)包括法向油缸(B3)、法向加载底座(B103)、上盘框架(B107)、以及y向平动循环加载油缸(B101)，法向油缸(B3)的固定座设置在第一支撑架(A102)上，法向油缸(B3)的伸缩部与法向加载底座(B103)连接，法向油缸(B3)的伸缩端设置有法向压力传感器，法向油缸(B3)内部设置有法向油缸内磁致伸缩传感器，法向加载底座(B103)上设置有上盘框架(B107)，两个y向平动循环加载油缸(B101)的固定座设置在上盘框架(B107)上，两个y向平动循环加载油缸(B101)的伸缩部与上剪切盒(C1)的两对侧相抵，上盘框架(B107)上设置有用于监测y向平动循环加载油缸(B101)推动上剪切盒(C1)移动距离的y向LVDT位移传感器(D102)，两个y向平动循环加载油缸(B101)分别与两个y向油缸内磁致伸缩传感器(D101)连接，两个y向平动循环加载油缸(B101)的伸缩部与上剪切盒(C1)之间设置有y向剪切力传感器(D103)。 3.根据权利要求2所述一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置，其特征在于，所述结构面上盘组件(B1)还包括x向止挡块(B104)以及x向止挡调节装置(B105)，上剪切盒(C1)的另外两对侧分别设置有x向止挡块(B104)和x向止挡调节装置(B105)，x向止挡块(B104)和x向止挡调节装置(B105)分别与两个y向滑块部连接，两个y向滑块部分别与上盘框架(B107)的一对平行的y向导向滑轨(B106)适配连接，调节螺栓通过螺纹旋转穿过x向止挡调节装置(B105)与上剪切盒(C1)相抵。 4.根据权利要求3所述一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置，其特征在于，所述结构面下盘组件(B2)包括扭转加载底座(B203)、下盘框架(B207)、x向平动循环加载油缸(B201)、以及扭转加载油缸(B202)，扭转加载底座(B203)通过旋转部设置在第二支撑架(A103)上，扭转加载底座(B203)两侧分别设置有两个连接耳(B208)，两个扭转加载油缸(B202)的固定座与底座(A101)铰接，两个扭转加载油缸(B202)的伸缩部分别与连接耳(B208)铰接，扭转加载底座(B203)上设置有下盘框架(B207)，两个x向平动循环加载油缸(B201)的伸缩部与下剪切盒(C2)的两对侧相抵，下盘框架(B207)上设置有用于监测x向平动循环加载油缸(B201)推动下剪切盒(C2)移动距离的x向LVDT位移传感器(D202)，两个x向平动循环加载油缸(B201)分别与两个x向油缸内磁致伸缩传感器(D201)连接，两个x向平动循环加载油缸(B201)的伸缩部与下剪切盒(C2)之间设置有x向剪切力传感器(D203)，两个扭转加载油缸(B202)的伸缩部设置有扭转力传感器(D204)，两个扭转加载油缸(B202)内部设置有扭转加载油缸内磁致伸缩传感器。 5.根据权利要求4所述一种四自由度的岩体结构面剪切试验装置，其特征在于，所述结构面下盘组件(B2)还包括y向止挡块(B204)和y向止挡调节装置(B205)，下剪切盒(C2)的另外两对侧分别设置有y向止挡块(B204)和y向止挡调节装置(B205)，y向止挡块(B204)和y向止挡调节装置(B205)分别与两个x向滑块部连接，两个x向滑块部分别与下盘框架(B207)的一对平行的x向导向滑轨(B206)适配连接，调节螺栓通过螺纹旋转穿过y向止挡调节装置(B205)与下剪切盒(C2)相抵。 6.一种四自由度的岩体结构面剪切试验方法，利用权利要求5所述四自由度的岩体结构面剪切试验装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、组装制作四自由度的岩体结构面剪切试验装置；步骤2、控制法向油缸(B3)向左平移，打开上剪切盒(C1)与下剪切盒(C2)；步骤3、在上剪切盒(C1)与下剪切盒(C2)中分别装填结构面上盘试样和结构面下盘试样；步骤4、控制法向油缸(B3)向右平移，使得结构面上盘试样和结构面下盘试样紧密接触；步骤5、y向平动循环加载油缸(B101)与x向平动循环加载油缸(B201)以等同匀速度运动，且扭转加载油缸(B202)也匀速运动；步骤6、y向LVDT位移传感器(D102)和x向LVDT位移传感器(D202)收集结构面上盘试样和结构面下盘试样的位移信息输出到测控系统(D)，结合法向油缸内磁致伸缩传感器和扭转加载油缸内磁致伸缩传感器测量的位移，共同解算出结构面上盘试样和结构面下盘试样在四个自由度上的相对运动； y向剪切力传感器(D103)和x向剪切力传感器(D203)收集结构面上的剪切力信息输出到测控系统(D)，法向压力传感器收集z向压力输出到测控系统(D)，扭转力传感器(D204)测量扭转力输出到测控系统(D)；步骤7、试验结束，控制法向油缸(B3)向左平移，打开上剪切盒(C1)与下剪切盒(C2)，取出破坏后的结构面上盘试样和结构面下盘试样。
所属类别：	发明专利