一种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种用于测量干湿循环过程中岩石剪切蠕变特性的试验装置。
【背景技术】
[0002]库水位周期性变化引起岩土体总是处于“干燥-饱水”作用状态，由此引起的工程地质灾害已经引起了众多学者和工程界的重视，研究水岩相互作用成为岩土工程中的热点问题。水岩相互作用主要表现为:(1)水岩相互作用使得岩土体的矿物成分、孔隙度、胶结物及其排列组合方式发生变化，从而引起岩石损伤，引起其抗剪强度参数发生大幅度降低，导致软岩的破坏，甚至引起库岸边坡的失稳，对岩土工程的长期稳定性产生威胁；(2)赋存于干湿循环过程中岩体长期在应力场作用下会产生“蠕变”现象，岩体的蠕变特性决定岩体在应力作用下，变形会随时间逐渐增加，最终导致岩体蠕变破坏。水岩相互作用使得岩体内部发生变化，致使岩石损伤，更易于发生蠕变。
[0003]依据《水电水利工程岩石试验规程》(DL/T 5368-2007)，将岩样全部浸入水中自由吸水48小时后取出，将该岩样放入干燥箱，进行45°C下干燥24小时后取出，即为一个“干燥-饱水”循环过程。此方法较为准确的模拟库水位周期变化下处于干湿循环过程中岩石的状态。对于干湿循环作用对岩石的影响研究主要集中于经过不同次数干湿循环作用后岩石力学特性的研究，研究干湿循环作用中岩石蠕变特性目前还处于起步阶段，定量的测定有关重要参数的试验很少，特别是抗剪强度参数，从而限制了岩石流变理论体系的发展。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种用于测量干湿循环过程中岩石剪切蠕变特性的试验装置，该装置结构简单、成本低廉，可以对模拟库水位周期性变化条件下经过不同干湿循环次数后的岩石试样的变形量、抗剪强度参数、破坏模式等进行实时观测和测量。
[0005]为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0006]—种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置，包括对岩石试样进行施压的加载装置、对施压后岩石试样形变进行测量的测量装置，以及对岩石试样做干湿循环处理的干湿循环装置；该试验装置还包括与所述干湿循环装置相通的用于容纳岩石试样的盒体，所述盒体沿着岩石试样的剪切面分离形成第一剪切半盒、第二剪切半盒，所述第二剪切半盒通过固定装置固定，所述的加载装置沿着剪切面、以及与剪切面垂直的方向施压于第一剪切半盒上。
[0007]进一步的技术方案:所述干湿循环装置包括对岩石试样进行饱水处理的注水设备、以及对岩石试样进行热气干燥处理的加热设备，所述注水设备、加热设备与盒体内部相通，所述盒体上还设有水汽出口。
[0008]进一步的技术方案:所述岩石试样的剪切面位于水平面内，所述第一剪切半盒、第二剪切半盒为方形结构且上下布置；所述加载装置包括垂直加载单元和水平加载单元，所述垂直加载单元包括沿垂直方向作用于第一剪切半盒顶面的垂直千斤顶，所述水平加载单元包括沿水平剪切方向作用于第一剪切半盒侧面的水平千斤顶。
[0009]进一步的技术方案:所述盒体内岩石试样与盒体之间设有方形结构的渗水层，所述渗水层与盒体之间的间隙构成盒内水或热气的通道，所述渗水层在层厚方向上均匀设有若干圆柱孔。
[0010]进一步的技术方案:所述测量装置包括固定在磁性表座上的垂直位移计和水平位移计，所述垂直位移计的触头与连接在垂直千斤顶上的垂直位移支杆相接触，所述水平位移计的触头与连接在水平千斤顶上的水平位移支杆相接触，所述的垂直位移支杆长度方向与垂直千斤顶的施力方向垂直，所述的水平位移支杆长度方向与水平千斤顶的施力方向垂直。
[0011]进一步的技术方案:所述注水设备、加热设备通过第一三通与盒体内部相通，所述注水设备与第一三通之间设有进水阀，所述加热设备与第一三通之间设有进气阀；所述第一剪切半盒顶面依次设有沿水平方向布置的垫板、第一传压板，第一传压板通过滚动轴承与垂直千斤顶的活塞端板接触；所述第一传压板、垫板上设有供所述第一三通出口支管与盒体内部相通的孔，其中第一传压板上的孔贯穿第一传压板侧边与下板面。
[0012]进一步的技术方案:所述水汽出口位于第二剪切半盒的底面，所述水汽出口与第二三通其中一个支管相通，第二三通另外两个支管上分别设有排气阀、排水阀。
[0013]进一步的技术方案:所述第一剪切半盒侧面依次布置有与所述第一剪切半盒侧面平行的推板、第二传压板，所述第二传压板与所述水平千斤顶接触。
[0014]进一步的技术方案:所述试验装置还包括固定装置，所述固定装置包括底座，以及垂直设立在底座上的刚性立柱、反力框架，所述刚性立柱上设有用于固定垂直加载单元的上横梁，所述反力框架上固定连接有所述水平加载单元，所述底座上还设有用于固定第二剪切半盒的定位件，以及板面相互平行且垂直于底座的挡板、第三传压板，所述挡板、第三传压板从水平剪切作用相反的方向抵靠在第二剪切半盒的侧面上，挡板位于第三传压板与第二剪切半盒之间。
[0015]本实用新型的有益效果在于:
[0016](1)通过上述试验，可以模拟库水位周期性变化条件下，经过不同干湿循环次数后的岩石试样的剪切蠕变过程，对岩石试样的变形量、破坏模式等可以进行实时观测和测量，通过相应的压力数据和测量值可以计算得到抗剪强度参数。该试验装置使用、安装过程简单、方便，同时结构简单，易于操作，使用范围广，测量的精度高，使用寿命长。
[0017](2)该试验装置通过设置盒体不仅可以更为贴切地模拟库水位周期性变化条件下，经过不同干湿循环次数后的岩石试样，而且还实现了在一台装置上完成所有剪切蠕变试验过程。
[0018](3)渗水层可以使水或热气与岩石试样充分接触，干湿循环结束，也更易于将水或汽进行排出，进一步确保干湿循环处理过程操作的准确性、有效性。
[0019](4)通过垂直位移计和水平位移计可以得到相应的岩石试样的剪切蠕变变形量，进一步得知岩石试样剪切蠕变过程的规律、特性、破坏模式，并计算得到抗剪强度参数。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型中盒体的结构示意图。
[0022]附图中附图标记的具体含义如下:
[0023]1-刚性立柱2-上横梁3-底座4-反力框架6-水平千斤顶
[0024]7-水平位移支杆8_水平位移计9_推板10-第二传压板
[0025]11-定位件12-第一剪切半盒13-第二剪切半盒14-第三传压板
[0026]15-挡板16-垫板17-第一传压块18-滚珠轴承19-活塞端板
[0027]20-垂直千斤顶21-垂直位移计22-垂直位移支杆23-进水阀
[0028]24-进气阀25-注水设备26-加热设备27-排气阀28-排水阀
【具体实施方式】
[0029]下面结合图1、2对本实用新型结构和工作过程进行进一步说明:
[0030]一种用于测量岩石剪切蠕变特性的试验装置，包括对岩石试样进行施压的加载装置、对施压后岩石试样形变进行测量的测量装置，以及对岩石试样做干湿循环处理的干湿循环装置；该试验装置还包括与所述干湿循环装置相通的用于容纳岩石试样的盒体，所述盒体沿着岩石试样29的剪切面30分离形成第一剪切半盒12、第二剪切半盒13，所述第二剪切半盒13通过固定装置固定，所述的加载装置沿着剪切面30、以及与剪切面垂直的方向施压于第一剪切半盒12上。上述试验装置工作过程:首先将盒体安装好，并对第二剪切半盒13进行固定，然后利用加载装置按照预先设定压力值，沿着与剪切面垂直的方向施压于第一剪切半盒12，然后通过干湿循环装置向盒体内岩石试样29进行先注水、后干燥，即完成干湿循环处理过程，最后利用加载装置按照预先设定压力值，沿着剪切面30方向施压于第一剪切半盒12上，保持压力稳定的同时，通过测量装置对岩石试样29的形变进行测量。通过上述试验，可以模拟库水位周期性变化条件下，经过不同干湿循环次数后的岩石试样29的剪切蠕变过程，对岩石试样29的变形量、破坏模式等可以进行实时观测和测量，通过相应的压力数据和测量值可以计算得到抗剪强度参数。该试验装置使用、安装过程简单、方便，同时结构简单，易于操作，使用范围广，测量的精度高，使用寿命长。
[0031]所述干湿循环装置包括对岩石试样29进行饱水处理的注水设备25、以及对岩石试样29进行热气干燥处理的加热设备26，所述注水设备25、加热设备26与盒体内部相通，所述盒体上还设有水汽出口。即通过注水设备25将水注入盒体内，位于盒体内的岩石试样29被水浸泡，按照试验设定时间，浸泡一段时间，然后关闭进水阀23，打开排水阀28，接着开启加热设备26，通过加热设备向盒体内送热风对岩石试样29进行干燥，干燥的水汽出口排出。该试验装置通过设置盒体不仅可以更为贴切地模拟库水位周期性变化条件下，经过不同干湿循环次数后的岩石试样29，而且还实现了在一台装置上完成所有剪切蠕变试验过程。
[0032]这里提供一种最佳的试验装置的测量方案:所述岩石试样的剪切面30位于水平面内，所述第一剪切半盒12、第二剪切半盒13为方形结构且上下布置；所述加载装置包括垂直加载单元和水平加载单元，所述垂直加载单元包括沿垂直方向作用于第一剪切半盒顶面的垂直千斤顶20，所述水平加载单元包括沿水平剪切方向作用于第一剪切半盒12侧面的水平千斤顶6。该测量方位更为方便试验装置的安装以及测量，确保试验测量精度。
[0033]所述盒体内岩石试样29与盒体之间设有方形