一种岩体结构面剪切试验方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩石工程领域，具体涉及一种岩体结构面剪切试验方法及装置，主要用于尺寸为10?50cm的岩体结构面抗剪强度试验研宄。
【背景技术】
[0002]顺层岩质边坡中存在大量的结构面，结构面抗剪强度远小于岩体强度，导致顺层岩质边坡极易沿结构面发生滑移破坏，因此结构面抗剪强度参数的确定是边坡稳定控制的关键因素。目前国内外对结构面抗剪强度的确定主要是通过经验估算法、现场原位试验及室内直剪试验获取。对于经验估算法而言，取值随意性大，易与实际产生一定偏差；而现场原位试验由于仪器携带不方便，而且耗时耗力，在工程中也较少采用；传统的室内直剪试验一般借助固定剪切盒，由于岩体试件在切割过程中的尺寸和结构面位置不易控制，加上试件在直剪试验过程中得不到较好固定，在进行直剪试验过程中极易产生相对移动，导致得到的结构面强度参数偏离实际值，造成数据不准确。因此，我们迫切需要一种新的岩体结构面剪切试验方法及装置，以准确测量岩体结构面的抗剪强度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种岩体结构面剪切试验方法及装置，该装置和方法能固定不同岩体结构面，准确测量岩体结构面的抗剪强度。
[0004]本发明是这样实现的:
一种岩体结构面剪切试验方法，包括如下步骤:
步骤一、将岩体试件切成长方体结构，标出岩体试件的竖直轴心线和水平轴心线；步骤二、调节岩体结构面剪切试验装置的调节杆，使岩体结构面剪切试验装置的活动钢挡板与岩体试件接触(控制调节杆将切成长方体含结构面的岩体试件置于活动钢挡板中间，通过旋转螺母微调将岩体试件精准定位于加载轴线上)；使岩体试件的竖直轴心线与岩体结构面剪切试验装置的法向加载机构的竖直轴心线重合(确保法向加载机构与岩体试件平面尺寸几何中心一致)，岩体试件的水平轴心线与剪切加载机构的水平轴心线重合(确保剪切加载机构与岩体试件剪切面的几何中心一致)；使岩体试件的结构面置于活动钢挡板的上方；
步骤三、在岩体试件的顶面安装岩体结构面剪切试验装置的法向位移传感器，在岩体试件的侧边安装岩体结构面剪切试验装置的水平位移传感器，在剪切加载机构与岩体试件之间设置水平压力传感器，在法向加载机构与岩体试件之间设置法向压力传感器；
步骤四、岩体结构面剪切试验装置的活动钢挡板将岩体试件固定，岩体结构面剪切试验装置的法向加载机构从竖直方向对岩体试件进行分级施力，岩体结构面剪切试验装置的剪切加载机构从水平方向对岩体试件进行分级施力；法向位移传感器和水平位移传感器记录每次分级施力后的位移值，并将位移值传递给计算机；法向压力传感器、水平压力传感器与计算机连接，计算机记录法向加载机构、剪切加载机构的施力数据；计算机接收法向加载机构、剪切加载机构的施力数据、法向位移传感器和水平位移传感器的位移值，并对以上数据进行分析、计算，得出岩体试件的抗剪切强度。
[0005]更进一步的方案是，所述岩体结构面剪切试验装置包括反力框架、法向位移传感器、水平位移传感器、法向压力传感器、水平压力传感器、计算机，所述反力框架的下部四周设置有岩体试件固定机构，所述反力框架的侧板与剪切加载机构固定，所述反力框架的顶板与法向加载机构固定；法向加载机构与岩体试件接触，并且法向加载机构的竖直轴心线与岩体试件的竖直轴心线重合；剪切加载机构与岩体试件接触，且剪切加载机构的水平轴心线与岩体试件的水平轴心线重合；
所述岩体试件固定机构包括调节杆，所述调节杆的一端设有活动钢挡板，所述调节杆的另一端穿过反力框架下部的钢板后由旋转螺母固定，岩体试件固定机构根据岩体试件的大小，调节调节杆的长度；
所述剪切加载机构包括与反力框架的侧板固定连接的水平千斤顶，所述水平千斤顶的顶端通过水平承压钢板与岩体试件连接；千斤顶的水平轴心线与岩体试件的水平轴心线重合；
所述法向加载机构包括与反力框架的顶板固定连接的竖向千斤顶，所述竖向千斤顶的顶端通过法向承压钢板与岩体试件连接；竖向千斤顶的竖直轴心线与岩体试件的竖直轴心线重合；
所述法向位移传感器置于岩体试件的顶面，所述水平位移传感器置于岩体试件的侧边，所述法向压力传感器置于法向承压钢板与岩体试件之间，所述水平压力传感器置于水平承压钢板与岩体试件之间，所述法向位移传感器、水平位移传感器、法向压力传感器、水平压力传感器将采集的数据传递给计算机，计算机接收法向位移传感器、水平位移传感器、法向压力传感器、水平压力传感器传来的数据，并对数据进行存储、计算、分析。
[0006]更进一步的方案是，所述法向承压钢板包括法向上承压钢板、法向下承压钢板，以及位于法向上承压钢板和法向下承压钢板之间的滚轴排。
[0007]更进一步的方案是，所述反力框架包括底板和门型框架，所述底板的上下两侧设有短钢板(上短钢板、下短钢板)，门型框架的两侧边与底板的左右两侧连接。
[0008]更进一步的方案是，所述法向上承压钢板和法向下承压钢板的大小相等，且略大于岩体试件的上表面。
[0009]更进一步的方案是，所述法向上承压钢板和法向下承压钢板的规格为1cmXlOcm、20cmX20 cm、30cmX30 cm、40cmX40 cm 或 50cmX50 cmD
[0010]更进一步的方案是，所述活动钢挡板的规格为1cmXlO cm、10cmX20 cm、1cmX30 cm、10cmX40 cm 或 10cmX50 cmD
[0011]本发明还提供一种岩体结构面剪切试验装置，它包括反力框架、法向位移传感器、水平位移传感器、法向压力传感器、水平压力传感器、计算机，所述反力框架的下部四周设置有岩体试件固定机构，所述反力框架的侧板与剪切加载机构固定，所述反力框架的顶板与法向加载机构固定；法向加载机构与岩体试件接触，并且法向加载机构的竖直轴心线与岩体试件的竖直轴心线重合；剪切加载机构与岩体试件接触，且剪切加载机构的水平轴心线与岩体试件的水平轴心线重合；
所述岩体试件固定机构包括调节杆，所述调节杆的一端设有活动钢挡板，所述调节杆的另一端穿过反力框架下部的钢板后由旋转螺母固定，岩体试件固定机构根据岩体试件的大小，调节调节杆的长度；
所述剪切加载机构包括与反力框架的侧板固定连接的水平千斤顶，所述水平千斤顶的顶端通过水平承压钢板与岩体试件连接；水平千斤顶的水平轴心线与岩体试件的水平轴心线重合；
所述法向加载机构包括与反力框架的顶板固定连接的竖向千斤顶，所述竖向千斤顶的顶端通过法向承压钢板与岩体试件连接；竖向千斤顶的竖直轴心线与岩体试件的竖直轴心线重合；
所述法向位移传感器置于岩体试件的顶面，所述水平位移传感器置于岩体试件的侧边，所述法向压力传感器置于法向承压钢板与岩体试件之间，所述水平压力传感器置于水平承压钢板与岩体试件之间，所述法向位移传感器、水平位移传感器、法向压力传感器、水平压力传感器将采集的数据传递给计算机，计算机接收法向位移传感器、水平位移传感器、法向压力传感器、水平压力传感器传来的数据，并对数据进行存储、计算、分析。
[0012]更进一步的方案是，所述法向承压钢板包括法向上承压钢板、法向下承压钢板，以及位于法向上承压钢板和法向下承压钢板之间的滚轴排。
[0013]更进一步的方案是，所述反力框架包括底板和门型框架，所述底板的上下两侧设有短钢板(上短钢板、下短钢板)，门型框架的两侧边与底板的左右两侧连接。
[0014]更进一步的方案是，所述法向上承压钢板和法向下承压钢板的大小相等，且略大于岩体试件的上表面。
[0015]更进一步的方案是，所述法向上承压钢板和法向下承压钢板的规格为1cmXlOcm、20cmX20 cm、30cmX30 cm、40cmX40 cm 或 50cmX50 cm ;所述活动钢挡板的规格为1cmX 10 cm、10cmX20 cm、10cmX30 cm、10cmX40 cm 或 10cmX50 cm;所述调节杆长300mm，直径为 25mm。
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