、法蘭盤7、水平支撐滑座8、水平導(dǎo)向滑軌9、水平滑座連接板10、垂直連接件11、上粘接盒12、下粘接盒13、標(biāo)準(zhǔn)巖樣14、垂直滑座連接體15、垂直支撐滑座16、垂直導(dǎo)向滑軌17。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0042]針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一套能進(jìn)行巖石拉伸/壓縮剪切試驗的裝置，為建立更為精確、完善的巖石力學(xué)模型、建立相應(yīng)的強(qiáng)度準(zhǔn)則，提供試驗數(shù)據(jù)。
[0043]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0044]如圖1?3所示，該試驗裝置的外部由底部的底座I和上部的框架2構(gòu)成。
[0045]在框架2的頂部安裝有垂直千斤頂5 ;框架2的外部側(cè)壁安裝有水平千斤頂3。在底座I的內(nèi)部中央設(shè)置有相互配合的水平支撐滑座8和水平導(dǎo)向滑軌9。框架2的內(nèi)部一側(cè)的側(cè)壁設(shè)置有相互配合的垂直支撐滑座16和垂直導(dǎo)向滑軌17。
[0046]所述的水平支撐滑座8上方依次安裝水平滑座連接板10、下粘接盒13和上粘接盒12 ;上、下粘接盒12、13之間為標(biāo)準(zhǔn)巖樣14。垂直支撐滑座16和垂直連接件11由垂直滑座連接體15連接。
[0047]水平千斤頂3的水平活塞桿4可自由伸縮，垂直千斤頂5的垂直活塞桿6的底部位于垂直連接件11的頂面并用法蘭盤7固定連接，帶動垂直連接件11上下移動，保證垂直千斤頂5施加的力能通過上、下粘接盒12、13有效傳遞，施加給標(biāo)準(zhǔn)巖樣14。
[0048]具體的，所述的法蘭盤7安裝在垂直活塞桿6和垂直連接件11頂面之間，垂直連接件11側(cè)面通過螺絲連接垂直滑座連接體15。上粘接盒12不接觸水平活塞桿4，下粘接盒13不接觸垂直連接件11。
[0049]垂直活塞桿6在法向上施力——無論是向下的壓力或者向上的拉力——均可以通過法蘭盤7和垂直連接件11施加給上粘接盒12。
[0050]取得的標(biāo)準(zhǔn)巖樣14安裝在上、下粘接盒12、13之間。下粘接盒13的上方和上粘接盒12的下方均有中空凹陷。標(biāo)準(zhǔn)巖樣14安裝在下粘接盒13和上粘接盒12之間的中空凹陷處時，標(biāo)準(zhǔn)巖樣14豎直方向的中軸線和垂直千斤頂5的垂直活塞桿6的中軸線重合，標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的水平方向的中軸線位于上、下粘接盒12、13之間的剪切縫中心平面上。
[0051]為了能夠完成試驗測試，將水平千斤頂3、垂直千斤頂5和上、下粘接盒12、13連接伺服控制系統(tǒng)。所述的伺服控制系統(tǒng)的高精度剪切伺服控制器控制水平千斤頂3，高精度軸向伺服控制器控制垂直千斤頂5，兩個LVDT位移傳感器分別連接上、下粘接盒12、13。依此，分別控制水平、垂直千斤頂3、5的施力及加載速率，給標(biāo)準(zhǔn)巖樣14上加載不同的法向拉/壓力P和水平推力T。上、下粘接盒12、13分別連接LVDT位移傳感器，分別測得標(biāo)準(zhǔn)巖樣14剪切破壞試驗的變形，即標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的水平位移量L7kt和垂直位移量Las。
[0052]如果僅僅直接將上、下粘接盒12、13放置在水平支撐滑座8和垂直連接件11之間，另外兩側(cè)分別由水平活塞桿4和垂直活塞桿6施力；在實驗過程中，相應(yīng)的在水平支撐滑座8和底座I之間以及垂直支撐滑座16和框架2之間相對產(chǎn)出滑動摩擦力。水平、垂直支撐滑座8、16底部的滑動摩擦力直接通過上、下粘接盒12、13作用在標(biāo)準(zhǔn)巖樣14上，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的真實受力和水平、垂直活塞桿4、6的施力不同。如果這兩處的滑動摩擦力相對較大，導(dǎo)致最終檢測結(jié)果不可信。
[0053]為了減少水平、垂直支撐滑座8、16底部的滑動摩擦力至可以忽略不計，分別在水平、垂直支撐滑座8、16底部設(shè)置相互配合的導(dǎo)向滑軌。
[0054]具體的，水平導(dǎo)向滑軌9的底部固定安裝在底座I上。水平支撐滑座8配合安裝在水平導(dǎo)向滑軌9上。水平支撐滑座8的上方通過螺栓安裝水平滑座連接板10。水平滑座連接板10的頂部和下粘接盒13的底部相互固定。水平活塞桿4的頂端全部貼近下粘接盒13的側(cè)面。
[0055]垂直導(dǎo)向滑軌17的底部固定安裝在框架2側(cè)壁上；垂直支撐滑座16配合安裝在垂直導(dǎo)向滑軌17上。垂直滑座連接體15底端固定在連接垂直支撐滑座16頂部，垂直滑座連接體15的頂端固定在垂直連接件11的側(cè)面；法蘭盤7固定安裝在垂直活塞桿6和垂直連接件11頂面之間，垂直連接件11連接垂直滑座連接體15。
[0056]鉛垂方向上，水平活塞桿4的頂端位于下粘接盒13側(cè)面底端以上、且位于上粘接盒12側(cè)面的下方；下粘接盒13不接觸垂直連接件11。
[0057]當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)巖樣14安裝在上、下粘接盒12、13之間時，標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的上、各1/2部分分別位于上粘接盒12和下粘接盒13內(nèi)ο
[0058]試驗前先將標(biāo)準(zhǔn)巖樣14粘貼在上粘接盒12中，將標(biāo)準(zhǔn)巖樣14底面的全部、側(cè)面高度的1/2與上粘接盒12的底面和四個側(cè)面粘接；再將標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的整個上面及側(cè)面高度的1/2與下粘接盒13的底面和四個側(cè)面粘接。然后將下粘接盒13置于水平連接板11上用螺絲固定。這種粘接方式既可避免只在標(biāo)準(zhǔn)巖樣14上下兩面粘貼容易從粘貼面處拉斷這一現(xiàn)象，又可最大限度降低標(biāo)準(zhǔn)巖樣14側(cè)面與粘接盒粘貼對拉伸變形的限制作用。粘接完成后，將水平支撐滑座8、水平滑座連接板10、上、下粘接盒12、13及標(biāo)準(zhǔn)巖樣14沿著水平導(dǎo)向滑軌9 一起推至垂直活塞桿6的正下方。同時調(diào)整垂直連接件11的位置，保證上粘接盒12能正好推入垂直連接件11的內(nèi)部。此時，垂直活塞桿6、上粘接盒12、下粘接盒13、標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的形心在一條鉛垂線上。
[0059]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明可進(jìn)行巖石試樣在不同法向拉/壓力作用下的剪切試驗，上粘接盒12和下粘接盒13組裝式的設(shè)計可以方便地對標(biāo)準(zhǔn)巖樣14進(jìn)行拆卸。水平支撐滑座8的底部設(shè)置有水平導(dǎo)向滑軌9，除了方便標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的裝填和取出以外，還保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14在水平推力下水平方向的自由變形，垂直活塞桿6端部設(shè)置的法蘭盤7可以方便地緊密連接垂直連接件11，將作用力傳遞給上粘接盒12，保證垂直千斤頂5加載時的穩(wěn)定性，上述設(shè)計可以保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14在垂直方向的自由變形。
[0060]針對目前只能對巖石試樣僅僅采用壓剪的試驗方式研究巖石的強(qiáng)度準(zhǔn)則的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供巖石在不同法向拉/壓力作用下的強(qiáng)度參數(shù)，測得巖石樣品受到的加載力、加載時間和位移等各項參數(shù)，對改進(jìn)和完善巖石在拉/壓剪切力作用下的巖石本構(gòu)關(guān)系和強(qiáng)度準(zhǔn)則，具有重要的理論意義和實際意義
[0061]所述的巖石多功能剪切試驗測試裝置的試驗方法，具體包括以下步驟:
[0062]步驟一:將標(biāo)準(zhǔn)巖樣14粘在上粘接盒12中
[0063]將上粘接盒12的中空凹陷的內(nèi)壁涂抹膠水，然后將標(biāo)準(zhǔn)巖樣14放入上粘接盒12內(nèi)，輕微調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)巖樣14位置，保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14和上粘接盒12中軸線重合，同時保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14各個側(cè)面分別與上粘接盒12內(nèi)壁間的縫隙充滿膠水；完成后靜置30分鐘，等待膠水凝固。
[0064]步驟二:將標(biāo)準(zhǔn)巖樣14粘在下粘接盒13中
[0065]將下粘接盒13的中空凹陷的內(nèi)壁涂抹膠水，然后將已經(jīng)粘有上粘接盒12的標(biāo)準(zhǔn)巖樣14扣在下粘接盒13的中空凹陷處，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)巖樣14位置，保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14各個側(cè)面分別與下粘接盒13內(nèi)壁間的縫隙充滿膠水，保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14和上、下粘接盒12、13的中軸線在一條鉛垂線上，保證標(biāo)準(zhǔn)巖樣14的水平中軸線在上、下粘接盒12、13之間的剪切縫中心平面上；完成后靜置24小時，等待膠水完全凝固。
[0066]步驟三:安裝標(biāo)準(zhǔn)巖樣14
[0067]將上、下粘接盒12、13連同標(biāo)準(zhǔn)巖樣14 一起安裝在水平滑座連接板10上；通過水平支撐滑座8在水平導(dǎo)向滑軌9上移動，調(diào)整上、下粘接盒12、13和水平滑座連接板10，保證垂直活塞桿6、上粘接盒12、標(biāo)準(zhǔn)巖樣14、和下粘接盒13的中軸線在一條鉛垂線上。
[0068]小幅調(diào)整垂直活塞桿6，保證上粘接盒12能正好推入垂直連接件11內(nèi)部；具體的，垂直活塞桿6通過法蘭盤7和垂直導(dǎo)向滑軌1