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原文传递岩石剪切试验设备及针对岩石试块的直剪试验测试方法

专利名称：	岩石剪切试验设备及针对岩石试块的直剪试验测试方法
摘要：	本发明涉及一种岩石剪切试验设备及针对岩石试块的直剪试验测试方法。岩石剪切试验设备包括主框架、剪切盒、竖向加载装置、水平加载装置及测试组件。剪切盒的第一半盒与第二半盒相对且层叠设置，以围设形成容积可调的容纳空间。竖向加载装置包括法向加载油缸。水平加载装置包括水平加载油缸。水平加载油缸包括第二固定端及第二动作端。测试组件包括安装于第一动作端的多个法向载荷传感器。多个法向载荷传感器中的任意一者用于采集岩石试块的法向应力值。每个法向载荷传感器的测量量程均不相同。由此，上述岩石剪切试验设备可以针对不同尺寸规格的岩石试块进行直剪试验，并使直剪试验结果的准确性更高。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	江权;冯夏庭;李邵军;徐鼎平;苏国韶;晏飞;邱士利
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T01:00:00+0805
申请号：	CN202010045202.3
公开号：	CN111089781A
代理机构：	广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人：	周昭
分类号：	G01N3/02;G01N3/24;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/02;G01N3/24
申请人地址：	430061 湖北省武汉市武昌区水果湖小洪山2号
主权项：	1.一种岩石剪切试验设备，其特征在于，包括：主框架，包括基座及设置于所述基座上的支架，所述支架及所述基座的连线方向为第一方向；剪切盒，包括第一半盒及第二半盒，所述第一半盒与所述第二半盒相对且层叠设置，以围设形成用于安置岩石试块的容纳空间，且所述容纳空间的容积可调，所述第二半盒安装于所述基座上；竖向加载装置，包括法向加载油缸，所述法向加载油缸包括相对的第一固定端及第一动作端，所述第一固定端安装于所述支架远离所述基座的一端，且所述第一动作端与所述第一半盒连接，并可驱动所述第一半盒沿所述第一方向移动；水平加载装置，包括水平加载油缸，所述水平加载油缸包括第二固定端及第二动作端，所述第二固定端安装于所述基座上，所述第二动作端与所述第二半盒连接，并可驱动所述第二半盒沿垂直于所述第一方向的第二方向滑动；及测试组件，包括安装于第一动作端的多个法向载荷传感器，多个所述法向载荷传感器中的任意一者用于采集所述岩石试块的法向应力值，且每个所述法向载荷传感器的测量量程均不相同。 2.根据权利要求1所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，所述支架包括连接座及至少三个平行且间隔设置的立柱，至少三个所述立柱沿所述连接座的周向设置于所述连接座朝向所述基座一侧，且每个所述立柱远离所述连接座的一端与所述基座固定连接，所述第一固定端与所述连接座固定连接。 3.根据权利要求1所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，所述主框架还包括安装于所述基座上的导轨，且所述导轨沿所述第二方向延伸，所述第二半盒可滑动地安装于所述导轨上；优选地，所述导轨为两个，两个所述导轨平行且间隔设置，每个所述导轨远离所述基座的一端沿背离另一个所述导轨的方向弯折，以使所述导轨呈倒L形，所述第二半盒的底部设置有两个分别与所述导轨相匹配的滑槽，且两个所述导轨分别可滑动地安装于两个所述滑槽内。 4.根据权利要求1所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，所述第一半盒为多个，且多个所述第一半盒由内向外可依次嵌套，且多个所述第一半盒的开口方向一致，所述第二半盒为多个，且多个所述第二半盒由内向外可依次嵌套，且多个所述第二半盒的开口方向一致，多个所述第一半盒与多个第二半盒分别一一对应，且每个所述第一半盒开口的一端与对应所述第二半盒开口的一端相对设置。 5.根据权利要求4所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，多个所述第一半盒包括第一外壳及可嵌套于所述第一外壳内的第一容纳壳，所述第一动作端与所述第一外壳连接；多个所述第二半盒包括第二外壳及可嵌套于所述第二外壳内的第二容纳壳，且所述第二容纳壳与所述第一容纳壳可相对且层叠设置，以围设形成所述容纳空间，所述第二动作端与所述第二外壳连接，并可驱动所述第二外壳带动所述第二容纳壳沿所述第二方向移动；所述水平加载装置还包括水平驱动件，所述水平驱动件包括第三固定端及第三动作端，所述第三固定端固定于所述基座，所述第三动作端与所述第二容纳壳连接，并可驱动所述第二容纳壳相对于所述第二外壳沿所述第二方向移动。 6.根据权利要求1所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，所述水平加载装置还包括连接组件，所述连接组件包括安装于所述第二固定端的第一固定件、安装于所述第一半盒上的第二固定件及多个沿所述第一方向间隔设置的连接杆，所述第一固定件及所述第二固定件相对且间隔设置，每个所述连接杆的两端分别与所述第一固定件及所述第二固定件活动连接。 7.根据权利要求1所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，所述测试组件还包括切向载荷传感器，所述切向载荷传感器安装于所述第二动作端，并用于测量所述岩石试块的水平应力值。 8.根据权利要求7所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，所述测试组件还包括法向位移传感器及水平位移传感器，所述法向位移传感器安装于所述第一半盒上，用于测量所述第一半盒在直剪试验过程中的法向位移值，所述水平位移传感器安装于所述第二半盒上，用于测量所述第二半盒在直剪试验过程中的切向位移值。 9.根据权利要求8所述的岩石剪切试验设备，其特征在于，还包括液压控制器，所述液压控制器分别与所述法向加载油缸及所述切向加载油缸电连接，并控制所述第一动作端及所述第二动作端根据预设指令运行；优选地，所述岩石剪切试验设备还包括数字控制器，所述数字控制器分别与多个所述法向载荷传感器中的任意一者、所述切向载荷传感器、所述法向位移传感器及所述水平位移传感器通讯连接，并根据所述法向应力值、所述切向应力值、所述法向位移值及所述切向位移值计算所述岩石试块的应力参数及位移参数。 10.一种针对岩石试块的直剪试验测试方法，其特征在于，包括步骤：将岩石试块安置于剪切盒内，其中所述剪切盒包括相对且层叠设置的第一半盒及第二半盒，所述第一半盒及所述第二半盒的连线方向为第一方向；利用法向加载油缸对所述第一半盒施加初始法向载荷，以使所述第一半盒沿所述第一方向移动，直至所述岩石试块的结构面至预设状态；利用所述法向加载油缸对所述第一半盒施加法向载荷，同时利用水平加载油缸驱动所述第二半盒沿垂直于所述第一方向的第二方向移动，直至所述第二半盒的位移值达到预设水平位移值,所述法向载荷值根据方程式：Fnt+1＝Fnt+Δht+1·K计算得到，其中， K为法向刚度系数，t为时刻值，从t时刻到t+1时刻法向位移传感器LVDT实时测量到单位采样间距内法向位移增量为Δht+1；利用法向载荷传感器、切向载荷传感器、法向位移传感器及水平位移传感器实时测量所述岩石试块结构面的法向载荷值、剪切载荷值、法向位移值及剪切位移值，并根据所述法向载荷值、所述切向载荷值、所述法向位移值及所述剪切位移值获取试验所需的应力参数和位移参数。
所属类别：	发明专利