一種考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗領(lǐng)域中的直剪試驗裝置，可用來研究庫岸邊坡巖體在浸泡-風(fēng)干循環(huán)作用下力學(xué)性質(zhì)劣化規(guī)律和機(jī)理。
【背景技術(shù)】
[0002]在庫水大幅度漲落的條件下，消落帶部分巖土體周期性處于疏干和飽和交替的動態(tài)，地下水時而受庫水補(bǔ)給，時而排出，使岸坡部分巖土體處于浸泡-風(fēng)干的交替動態(tài)，這種飽水-風(fēng)干交替作用對巖土體來說是一種“疲勞作用”，將造成巖體性質(zhì)劣化，每一次的效應(yīng)可能并不一定很顯著，但多次重復(fù)作用后，損傷效應(yīng)可能會累積性發(fā)展，直到災(zāi)變發(fā)生。
[0003]較多學(xué)者對水-巖作用下巖石的抗壓、抗拉等物理力學(xué)性質(zhì)的劣化規(guī)律進(jìn)行了較多研究，針對庫岸邊坡消落帶巖體的抗剪力學(xué)特性研究很少，同時，研究條件多基于巖石飽和、短期或者長期浸泡，很少考慮水壓力升降變化和浸泡-風(fēng)干循環(huán)作用的影響，關(guān)鍵的是目前還沒有可以模擬這些因素的試驗儀器，因此，本課題擬結(jié)合消落帶的實際賦存環(huán)境，在現(xiàn)有巖石直剪儀的基礎(chǔ)上，研發(fā)一種考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒。預(yù)期研究成果對庫區(qū)大量存在的庫岸邊坡的長期變形分析和穩(wěn)定性評價具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可以模擬庫水位升降變化和浸泡-風(fēng)干循環(huán)過程的剪切盒，以滿足庫岸邊坡水一巖相互作用研究的實際需要。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒包括試樣剪切盒、浸泡容器、水路控制系統(tǒng)、風(fēng)干系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)；
剪切盒置于浸泡容器內(nèi)，水路控制系統(tǒng)、風(fēng)干系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)與浸泡容器內(nèi)部聯(lián)通；
剪切盒上方設(shè)有豎向加壓裝置，所述豎向加壓裝置包括豎向傳力桿，及給豎向傳力桿施加壓力的豎向荷載壓頭，豎向傳力桿一端設(shè)在浸泡容器內(nèi)與剪切盒上表面相接觸、另一端設(shè)在浸泡容器外，在豎向傳桿與浸泡容器外表面之間設(shè)有豎向位移傳感器；
所述的剪切盒至少一個側(cè)面設(shè)有側(cè)向加壓裝置，所述側(cè)向加壓裝置包括水平傳力桿，及給水平傳力桿施加壓力的水平荷載壓頭，水平傳力桿一端設(shè)在浸泡容器內(nèi)與剪切盒側(cè)面相接觸、另一端設(shè)在浸泡容器外，在水平傳力桿與浸泡容器外表面之間設(shè)有水平位移傳感器。
[0006]進(jìn)一步講，剪切盒包括上剪切盒、下剪切盒、剪切盒支座、剪縫調(diào)節(jié)墊片、傳力支座；
上剪切盒位于下剪切盒上方，上剪切盒上部外表面設(shè)有滾軸，下剪切盒固定在剪切盒支座上； 所述剪縫調(diào)節(jié)墊片設(shè)在上剪切盒與下剪切盒的接縫處。
[0007]進(jìn)一步講，水路控制系統(tǒng)包括水閥、水栗、儲水箱，水管一端與浸泡容器連通、另一端與儲水箱連通，水閥、水栗設(shè)在水管上。
[0008]進(jìn)一步講，風(fēng)干系統(tǒng)包括電阻絲、鼓風(fēng)裝置、排氣螺栓；
通風(fēng)管一端與浸泡容器連通、另一端與鼓風(fēng)裝置連通，電組絲設(shè)在浸泡容器與鼓風(fēng)裝置之間的通風(fēng)管上；
所述排氣螺栓置于浸泡容器上部。
[0009]進(jìn)一步講，壓力控制系統(tǒng)包括壓力氣囊、氣壓調(diào)節(jié)閥、壓力表、儲氣瓶，儲氣瓶、壓力表、氣壓調(diào)節(jié)閥、壓力氣囊依次串聯(lián)；
所述壓力氣囊為一種橡膠氣囊，置于浸泡容器內(nèi)。
[0010]本發(fā)明提供的考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒，該儀器浸泡容器的水壓力由外接壓力控制器進(jìn)行控制，可以模擬不同的庫水壓力條件。
[0011]本發(fā)明提供的考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒，在浸泡容器上方設(shè)置排氣螺孔，浸泡容器下方設(shè)置水閥，設(shè)置儲水箱能通過水栗隨時進(jìn)水和排水。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒，剪切盒上方加豎向荷載，側(cè)方加水平荷載，豎向荷載和水平荷載均利用現(xiàn)有的巖石直剪儀進(jìn)行施加；
本發(fā)明采用的剪切盒，可以實現(xiàn)巖樣的有壓浸泡，在飽水或有水壓力的狀態(tài)下進(jìn)行直接剪切試驗，也可以將水排出，巖樣在風(fēng)干狀態(tài)下進(jìn)行直接剪切試驗，也可以在多次浸泡-風(fēng)干循環(huán)之后進(jìn)行直接剪切試驗。這些過程的實現(xiàn)，可以為庫岸邊坡消落帶庫水位升降的實際情況提供很好的模擬平臺，為庫水長期作用下邊坡巖體的抗剪性能劣化規(guī)律提供良好的試驗平臺，為庫岸邊坡的長期變形穩(wěn)定分析提供準(zhǔn)確、合理的力學(xué)參數(shù)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本裝置結(jié)構(gòu)方框圖。
[0014]圖2為本裝置結(jié)構(gòu)方框圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為剪切盒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為滾軸俯視圖。
[0017]圖5為透水板俯視圖。
[0018]圖中:1-豎向荷載壓頭，2-豎向傳力桿，3-水平荷載壓頭，4-水平傳力桿，5-直剪儀支座，6-剪切盒支座，7-水平位移傳感器，8-豎向位移傳感器，10-剪切盒，11-上剪切盒，12-下剪切盒，13-剪縫調(diào)節(jié)墊片，14-上透水板，15-下透水板，16-滾軸，17-傳力支座，18-透水孔，20-浸泡容器，21-蓋板，22-底板，23-加固螺栓，24-加固桿，25-墊片，30-水路控制系統(tǒng)，31-水閥，32-水栗，33-儲水箱，40-風(fēng)干系統(tǒng)，41-閥門，42-電阻絲，43-鼓風(fēng)裝置，44-排氣螺栓，50-壓力控制系統(tǒng)，51-壓力氣囊，52-氣囊進(jìn)氣閥，53-氣壓調(diào)節(jié)閥，54-壓力表，55-放氣閥，56-儲氣瓶。
[0019]具體實施
如圖1、圖2中，一種考慮浸泡-風(fēng)干循環(huán)水巖作用的巖石剪切盒包括試樣剪切盒10、浸泡容器20、水路控制系統(tǒng)30、風(fēng)干系統(tǒng)40、壓力控制系統(tǒng)50 ； 剪切盒10置于浸泡容器20內(nèi)，水路控制系統(tǒng)30、風(fēng)干系統(tǒng)40、壓力控制系統(tǒng)50與浸泡容器20內(nèi)部聯(lián)通；
水路控制系統(tǒng)30包括水閥31、水栗32、儲水箱33，水管一端與浸泡容器20連通、另一端與儲水箱33連通，水閥31、水栗32設(shè)在水管上；
風(fēng)干系統(tǒng)40包括閥門41、電阻絲42、鼓風(fēng)裝置43、排氣螺栓44，通風(fēng)管一端與浸泡容器20連通、另一端與鼓風(fēng)裝置43連通，電組絲42設(shè)在浸泡容器20與鼓風(fēng)裝置43之間的通風(fēng)管上，氣螺栓44置于浸泡容器20上部。
[0020]壓力控制系統(tǒng)50包括壓力氣囊51、氣囊進(jìn)氣閥52、氣壓調(diào)節(jié)閥53、壓力表54、儲氣瓶56，儲氣瓶56、壓力表54、氣壓調(diào)節(jié)閥53、氣囊進(jìn)氣閥52、壓力氣囊51依次串聯(lián)，力氣囊51為一種橡膠氣囊，置于浸泡容器20內(nèi)。
[0021]剪切盒10上方設(shè)有豎向加壓裝置，豎向加壓裝置包括豎向傳力桿2及給豎向傳力桿施加壓力的豎向荷載壓頭I，豎向傳力桿一端設(shè)在浸泡容器20內(nèi)與剪切盒10上表面相接觸、另一端設(shè)在浸泡容器20外，在豎向傳桿與浸泡容器外表面之間設(shè)有豎向位移傳感器8，水平位移傳感器7、豎向位移傳感器8，用來測量試驗過程中的