結(jié)構(gòu)的滲水層，所述滲水層與盒體之間的間隙構(gòu)成盒內(nèi)水或熱氣的通道31，所述滲水層在層厚方向上均勻設(shè)有若干圓柱孔32。該滲水層可以使水或熱氣與巖石試樣29充分接觸，干濕循環(huán)結(jié)束，也更易于將水或汽進(jìn)行排出，進(jìn)一步確保干濕循環(huán)處理過程操作的準(zhǔn)確性、有效性。
[0034]所述測量裝置包括固定在磁性表座上的垂直位移計(jì)21和水平位移計(jì)8，所述垂直位移計(jì)21的觸頭與連接在垂直千斤頂20上的垂直位移支桿22相接觸，所述水平位移計(jì)8的觸頭與連接在水平千斤頂6上的水平位移支桿7相接觸，所述的垂直位移支桿22長度方向與垂直千斤頂20的施力方向垂直，所述的水平位移支桿7長度方向與水平千斤頂6的施力方向垂直。即垂直千斤頂20、水平千斤頂6作用于盒體上后，位于盒體內(nèi)的巖石試樣29會發(fā)生一定的剪切蠕變變形，相應(yīng)垂直位移支桿22、水平位移支桿7也會發(fā)生位移，通過垂直位移計(jì)21和水平位移計(jì)8可以分別顯示垂直位移支桿22、水平位移支桿7的位移量，從而得到相應(yīng)的巖石試樣29的剪切蠕變變形量，進(jìn)一步得知巖石試樣29剪切蠕變過程的規(guī)律和特性。
[0035]所述注水設(shè)備25、加熱設(shè)備26通過第一三通與盒體內(nèi)部相通，所述注水設(shè)備25與第一三通之間設(shè)有進(jìn)水閥23，所述加熱設(shè)備26與第一三通之間設(shè)有進(jìn)氣閥24 ;所述第一剪切半盒12頂面依次設(shè)有沿水平方向布置的墊板16、第一傳壓板17，第一傳壓板17通過滾動軸承18與垂直千斤頂?shù)幕钊税?9接觸；所述第一傳壓板17、墊板16上設(shè)有供所述第一三通出口支管與盒體內(nèi)部相通的孔，其中第一傳壓板17上的孔貫穿第一傳壓板側(cè)邊與下板面。注水設(shè)備25、加熱設(shè)備26由第一傳壓板17、墊板16上設(shè)有上的孔與盒體相通，這樣的布置使得該試驗(yàn)裝置整體布局更為緊湊，另外在做干濕循環(huán)處理時(shí)，可以確保水或熱風(fēng)可以從巖石試樣29的正上方進(jìn)入盒體內(nèi)，以使得巖石試樣29能充分與水或熱風(fēng)接觸。
[0036]所述水汽出口位于第二剪切半盒13的底面，所述水汽出口與第二三通其中一個(gè)支管相通，第二三通另外兩個(gè)支管上分別設(shè)有排氣閥27、排水閥28。即做飽水處理時(shí)，關(guān)閉排氣閥27、排水閥28，飽水處理結(jié)束，需要進(jìn)行干燥處理就打開排氣閥27、排水閥28，便于水和熱汽的排除。
[0037]所述第一剪切半盒12側(cè)面依次布置有與所述第一剪切半盒12側(cè)面平行的推板9、第二傳壓板10，所述第二傳壓板10與所述水平千斤頂6接觸。
[0038]所述試驗(yàn)裝置還包括固定裝置，所述固定裝置包括底座3，以及垂直設(shè)立在底座3上的剛性立柱1、反力框架4，所述剛性立柱1上設(shè)有用于固定垂直加載單元的上橫梁2，所述反力框架4上固定連接有所述水平加載單元，所述底座3上還設(shè)有用于固定第二剪切半盒13的定位件11，以及板面相互平行且垂直于底座的擋板15、第三傳壓板14，所述擋板15、第三傳壓板14從水平剪切作用相反的方向抵靠在第二剪切半盒13的側(cè)面上，擋板15位于第三傳壓板14與第二剪切半盒13之間。
[0039]上述用于測量巖石剪切蠕變特性的試驗(yàn)裝置的更為具體工作過程如下:
[0040]第一步，測量巖石試樣29的尺寸并記錄，將巖石試樣29放入盒體中，然后將盒體放置于底座3上，對第二剪切半盒13進(jìn)行固定；將第一剪切半盒12頂面安置好帶孔的第一傳壓塊17和墊板16，并對齊孔的位置，在將滾珠軸承18與第一傳壓塊17充分接觸，垂直千斤頂20加壓垂直荷載到預(yù)先設(shè)定的壓力值；安置好盒體兩側(cè)沿著剪切方向布置的推板9、第二傳壓板10，將水平千斤頂6緩慢接觸第二傳壓板10，安置水平位移計(jì)8和垂直位移計(jì)21，并記錄開始的位移值。
[0041]第二步，安裝好注水裝置和加熱裝置，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟，首先水栗啟動，設(shè)置好水流速度，關(guān)閉進(jìn)氣閥24，打開進(jìn)水閥23，向盒體中注水，水流速度緩慢，使得水可以充分與巖石試樣29接觸；巖石試樣29浸泡48小時(shí)后，關(guān)閉進(jìn)水閥24，打開進(jìn)氣閥24和出氣閥27，調(diào)節(jié)溫控裝置設(shè)置加熱溫度為45°C，啟動加熱裝置，并設(shè)置好氣流的流速，讓熱風(fēng)在盒體中通過并循環(huán)24小時(shí)，即完成一個(gè)“干濕循環(huán)”過程。
[0042]第三步，剪切試驗(yàn)開始時(shí)，通過水平千斤頂6連接的油栗對巖石試樣29位于第一剪切半盒12內(nèi)的部分進(jìn)行加載，當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)荷載值時(shí)，停止加載，并使系統(tǒng)保持恒壓狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)受到環(huán)境變化的影響壓力有所變化時(shí)，穩(wěn)壓裝置可對水平荷載及時(shí)補(bǔ)壓，使得整個(gè)系統(tǒng)在任意時(shí)刻都保持恒定壓力。通過水平位移計(jì)8和垂直位移計(jì)21的讀數(shù)變化，可得出巖石試樣29在不同干濕循環(huán)次數(shù)、不同狀態(tài)下的變形規(guī)律和特征，即可模擬賦予在庫水位周期變化下巖體的蠕變特性。
[0043]依據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，重復(fù)上述步驟，可以獲得多組的垂直應(yīng)力-剪應(yīng)力(σ-τ)數(shù)值，從而繪制出強(qiáng)度包絡(luò)線，獲得巖石的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測量巖石剪切蠕變特性的試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括對巖石試樣進(jìn)行施壓的加載裝置、對施壓后巖石試樣形變進(jìn)行測量的測量裝置，以及對巖石試樣做干濕循環(huán)處理的干濕循環(huán)裝置；該試驗(yàn)裝置還包括與所述干濕循環(huán)裝置相通的用于容納巖石試樣的盒體，所述盒體沿著巖石試樣(29)的剪切面(30)分離形成第一剪切半盒(12)、第二剪切半盒(13)，所述第二剪切半盒(13)通過固定裝置固定，所述的加載裝置沿著剪切面(30)、以及與剪切面垂直的方向施壓于第一剪切半盒(12)上。2.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述干濕循環(huán)裝置包括對巖石試樣進(jìn)行飽水處理的注水設(shè)備(25)、以及對巖石試樣進(jìn)行熱氣干燥處理的加熱設(shè)備(26)，所述注水設(shè)備(25)、加熱設(shè)備(26)與盒體內(nèi)部相通，所述盒體上還設(shè)有水汽出口。3.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述巖石試樣的剪切面(30)位于水平面內(nèi)，所述第一剪切半盒(12)、第二剪切半盒(13)為方形結(jié)構(gòu)且上下布置；所述加載裝置包括垂直加載單元和水平加載單元，所述垂直加載單元包括沿垂直方向作用于第一剪切半盒頂面的垂直千斤頂(20)，所述水平加載單元包括沿水平剪切方向作用于第一剪切半盒(12)側(cè)面的水平千斤頂(6)。4.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述盒體內(nèi)巖石試樣(29)與盒體之間設(shè)有方形結(jié)構(gòu)的滲水層，所述滲水層與盒體之間的間隙構(gòu)成盒內(nèi)水或熱氣的通道(31)，所述滲水層在層厚方向上均勻設(shè)有若干圓柱孔(32)。5.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述測量裝置包括固定在磁性表座上的垂直位移計(jì)(21)和水平位移計(jì)(8)，所述垂直位移計(jì)(21)的觸頭與連接在垂直千斤頂(20)上的垂直位移支桿(22)相接觸，所述水平位移計(jì)(8)的觸頭與連接在水平千斤頂(6)上的水平位移支桿(7)相接觸，所述的垂直位移支桿(22)長度方向與垂直千斤頂(20)的施力方向垂直，所述的水平位移支桿(7)長度方向與水平千斤頂￠)的施力方向垂直。6.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述注水設(shè)備(25)、加熱設(shè)備(26)通過第一三通與盒體內(nèi)部相通，所述注水設(shè)備(25)與第一三通之間設(shè)有進(jìn)水閥(23)，所述加熱設(shè)備(26)與第一三通之間設(shè)有進(jìn)氣閥(24);所述第一剪切半盒(12)頂面依次設(shè)有沿水平方向布置的墊板(16)、第一傳壓板(17)，第一傳壓板(17)通過滾動軸承(18)與垂直千斤頂?shù)幕钊税?19)接觸；所述第一傳壓板(17)、墊板(16)上設(shè)有供所述第一三通出口支管與盒體內(nèi)部相通的孔，其中第一傳壓板(17)上的孔貫穿第一傳壓板側(cè)邊與下板面。7.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述水汽出口位于第二剪切半盒(13)的底面，所述水汽出口與第二三通其中一個(gè)支管相通，第二三通另外兩個(gè)支管上分別設(shè)有排氣閥(27)、排水閥(28)。8.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一剪切半盒(12)側(cè)面依次布置有與所述第一剪切半盒(12)側(cè)面平行的推板(9)、第二傳壓板(10)，所述第二傳壓板(10)與所述水平千斤頂(6)接觸。9.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)裝置還包括固定裝置，所述固定裝置包括底座(3)，以及垂直設(shè)立在底座(3)上的剛性立柱(1)、反力框架(4)，所述剛性立柱(1)上設(shè)有用于固定垂直加載單元的上橫梁(2)，所述反力框架(4)上固定連接有所述水平加載單元，所述底座(3)上還設(shè)有用于固定第二剪切半盒(13)的定位件(11)，以及板面相互平行且垂直于底座的擋板(15)、第三傳壓板(14)，所述擋板(15)、第三傳壓板(14)從水平剪切作用相反的方向抵靠在第二剪切半盒(13)的側(cè)面上，擋板(15)位于第三傳壓板(14)與第二剪切半盒(13)之間。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于測量干濕循環(huán)過程中巖石剪切蠕變特性的試驗(yàn)裝置。該試驗(yàn)裝置包括對巖石試樣進(jìn)行施壓的加載裝置、對施壓后巖石試樣形變進(jìn)行測量的測量裝置，以及對巖石試樣做干濕循環(huán)處理的干濕循環(huán)裝置；該試驗(yàn)裝置還包括與所述干濕循環(huán)裝置相通的用于容納巖石試樣的盒體，所述盒體沿著巖石試樣的剪切面分離形成第一剪切半盒、第二剪切半盒，所述第二剪切半盒通過固定裝置固定，所述的加載裝置沿著剪切面、以及與剪切面垂直的方向施壓于第一剪切半盒上。該試驗(yàn)裝置可以對模擬庫水位周期性變化條件下經(jīng)過不同干濕循環(huán)次數(shù)后的巖石試樣的變形量、抗剪強(qiáng)度參數(shù)、破壞模式等進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測和測量。
【IPC分類】G01N3/24
【公開號】CN205138906
【申請?zhí)枴緾N201520808509
【發(fā)明人】吳平, 郭楊, 崔偉, 楊大順
【申請人】安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年10月15日