测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置及测试方法，装置包括可拆卸连接的基座、盖板和位于二者之间的垫板；基座内设有上下贯通的混凝土喷射空间；盖板内设有用于容纳岩石试件，且上下贯通的柱状空间，柱状空间内套设有用于固定岩石试件的圆环；左右两垫板间设有连通混凝土喷射空间和圆环内腔的胶结空间；试验时将岩石试件置于圆环内，底面超出圆环底面，并固定牢固，再组装盖板、垫板和基座，喷射混凝土后养护一定时间，依次拆除盖板和垫板，形成整体测试试件，在土工直剪试验机上测试。本发明专利技术测试原理准确可靠，测试方法简单直接，操作简单方便，所测数据准确，误差小，具有很高的可靠度。

Device and method for testing shear strength of shotcrete and rock cementation surface in early age

The invention discloses a device used to test the early age of sprayed concrete and rock cementation surface shear strength test method and device, which comprises a backing plate detachably connected between the base plate, and is located in the two; on the base is provided with a through hole is arranged in the concrete space; cover for containing rock specimens, up and down through the column space, column space set is used for fixed specimens cemented ring; sprayed concrete space with the space and the ring cavity with two backing plates; test the rock specimens are placed in the ring, the bottom ring beyond the bottom surface, and fixed firmly, then assemble the cover plate, and the base plate after a certain time, concrete curing, followed by removal of the cover plate and the plate, forming the whole specimen in soil direct shear test machine. The testing principle of the invention is accurate and reliable, the test method is simple and direct, the operation is simple and convenient, the measured data is accurate, the error is small, and the reliability is high.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道工程中岩石力学、岩土工程测试
，具体为一种测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置及测试方法。
技术介绍
在隧道工程领域中，研究喷射混凝土与隧道围岩之间的剪切强度特征对于评估喷射混凝土支护结构的承载能力具有重要指导意义。隧道喷射混凝土支护与隧道围岩胶结面的剪切破坏是一种常见的破坏形式。在现有的国家及部门规范中，通常只隧道围岩本身的剪切强度及喷射混凝土自身的剪切和抗压强度，没有关于隧道围岩与喷射混凝土之间的剪切特性的规范条文，也没有规范对喷射混凝土与隧道围岩之间胶结面剪切特性的测试装置及实施方法加以说明或规定。因此，在现有的技术条件下，关于喷射混凝土与隧道围岩之间胶结面剪切强度特征的随时间的发展规律上，尚未发展出一种行之有效的测试装置及实施方法。国外曾有部分学者进行了喷射混凝土与隧道围岩之间胶结面剪切强度特征的试验，该类型试验主要基于岩石直剪试验机，采用现场钻芯取样方法得到包含喷射混凝土与隧道围岩的试件，将其放置在岩石直剪试验机上测试喷混凝土与基岩胶结面的剪切特性，但该方法在钻芯取样过程中对胶结面的性能产生扰动，测试结果离散型大。此外，该类方法不能测试早龄期的喷射混凝土与隧道围岩之间的剪切强度特征，原因在于早龄期的喷射混凝土强度低，钻性取样导致喷射混凝土大量破坏，难以取得合格试样。四川大学、河海大学等单位提出过一些配合压力试验机进行直剪试验的简易装置，但主要都是针对岩体结构面进行剪切试验，且此类装置构造复杂，测量误差大，无法进行岩石与喷射混凝土胶结面的剪切试验。同济大学、西南交通大学曾提出过混凝土与基岩胶结面抗剪强度的直剪测试装置，但都是针对完整龄期的混凝土与岩石之间胶结面的剪切试验，不能用于进行测试早龄期喷射混凝土与岩石之间胶结面的剪切强度特征，更不能同时测试出早龄期喷射混凝土与岩石之间的摩擦系数及内聚力。鉴于室内喷射混凝土与隧道围岩之间胶结面的剪切强度特征对评估隧道初期支护的承载特性具有重要指导意义，特别是胶结面岩体的粗糙程度、基岩类型、喷射混凝土龄期等对胶结面的剪切强度特征影响较大，现行的试验规程和国家或部门规范对此类试验尚无明确规定，因此提出了喷射混凝土与隧道围岩之间胶结面剪切强度特征的测试装置及其实现方法。
技术实现思路
基于上述原因本专利技术的目的在于提供一种简单易行的早龄期喷射混凝土与隧道围岩之间胶结面剪切强度特征的试验方法及相应装置，测试两种介质胶结面的剪切强度参数，包括摩擦系数和内聚力，解决目前无法实现的早龄期喷射混凝土与基岩胶结面的剪切强度特征测试问题。技术方案如下：一种测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，包括可拆卸连接的基座、盖板和位于二者之间的垫板；基座内设有上下贯通的混凝土喷射空间；盖板内设有用于容纳岩石试件，且上下贯通的柱状空间，柱状空间内套设有用于固定岩石试件的圆环；垫板包括左垫板和右垫板，左垫板上设有左半圆槽，右垫板上设有右半圆槽，左半圆槽和右半圆槽形成连通混凝土喷射空间和圆环内腔的胶结空间。进一步的，所述圆环顶部和底部的内沿均设有注胶槽。更进一步的，所述柱状空间顶部内沿设有卡扣于圆环上沿的凸圈。更进一步的，所述柱混凝土喷射空间包括下部的棱柱空间和上部的圆柱空间。更进一步的，所述基座、垫板、圆环和盖板均采用有机玻璃制成。更进一步的，所述基座、盖板和垫板通过螺栓固定。一种采用上述测试装置的测试方法，包括以下步骤：选择外径与胶结空间内径匹配的柱状岩石作为岩石试件；将岩石试件置于圆环内，使其底面超出圆环底面，且超出的高度小于垫板的厚度，然后固定牢固；将盖板套装于圆环外，并分别拼装左垫板和右垫板，再安装基座，最后将盖板、垫板和基座固定牢固；采用混凝土喷射机向混凝土喷射空间喷射混凝土，除去多余的混凝土，使下表面平整；养护一定时间后，依次拆除盖板和垫板，形成整体测试试件；将整体测试试件岩石试件向上置于土工直剪试验机上，先后施加竖向荷载和水平荷载，并记录试验数据。进一步的，通过向圆环上的注胶槽灌注热熔胶来固定岩石试件和圆环。更进一步的，所述竖向荷载施加在岩石试件上表面，水平荷载施加在圆环左侧面。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过和土工直剪试验机配合工作，实现了测试早龄期喷射混凝土与岩石之间胶结面剪切强度特征的目的，通过本装置中的垫板，预留胶结面的侧向空间，通过土工直剪试验机分别在胶结面上施加法向和切向荷载，实现了剪切破坏沿胶结面发生；通过处理土工试验机中的法向及切向荷载，能够精确计算出早龄期喷射混凝土与岩石之间胶结面的剪切强度参数；测试原理准确可靠，测试方法简单直接，操作简单方便，所测数据准确，误差小，具有很高的可靠度。附图说明图1是本专利技术测试装置的结构分解图。图2是本专利技术测试装置的立体结构示意图一。图3是本专利技术测试装置的立体结构示意图二。图4是本专利技术测试装置的局部剖视图。图5是岩石试件与圆环及垫板之间结构剖视示意图。图6是岩石试件与圆环、垫板及盖板之间结构剖视示意图。图7是岩石试件与圆环、垫板、盖板及基座之间结构剖视示意图。图8是岩石试件与圆环、混凝土及基座之间结构剖视示意图。图9是通过本专利技术所提供的装置配合土工之间试验机进行试验时的示意图。图中：1-基座；101-岩石试件；2-左垫板；201-左半圆槽；3-右垫板；301-右半圆槽；4-盖板；401-柱状空间；5-圆环；501-注胶槽；6-岩石试件；7-喷射混凝土；8-紧固螺栓孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，包括可拆卸连接的基座1、盖板4和位于二者之间的垫板；基座1内设有上下贯通的混凝土喷射空间101；盖板4内设有用于容纳岩石试件6，且上下贯通的柱状空间401，柱状空间401内套设有用于固定岩石试件6的圆环5；垫板包括左垫板2和右垫板3，左垫板2上设有左半圆槽201，右垫板3上设有右半圆槽301，左半圆槽201和右半圆槽301形成连通混凝土喷射空间101和圆环5内腔的胶结空间。整体结构如图2和图3所示。本实施例的基座1尺寸为长120mm，宽100mm，高27mm，柱混凝土喷射空间101包括下部尺寸为60mm×60mm×24mm棱柱空间和上部直径为49mm的圆柱空间，具体如图7所示。基座1右侧设置如图2所示凹形孔，其尺寸为25mm×40mm。基座1四周设置紧固螺栓孔8，其尺寸为直径10mm的圆孔。本是实施例的盖板4尺寸为90mm×100mm×21mm，在其中心偏左5mm处设置安装岩石试验6及圆环5的柱状空间401，柱状空间401顶部内沿设有卡扣于圆环5上沿的凸圈，如图4所示，该凸圈可对圆环5的固定更加牢固可靠，也可进一步保证岩石试件6与喷射混凝土在养护阶段胶结面免受外力的干扰。该柱状空间401中下部圆柱直径为61mm，高度19mm，上部图圈内的圆柱空间直径60mm，高度2mm，两圆柱形空间对称轴重合。盖板4上设置了与基座1对应的紧固螺栓孔8。本实施例的圆环5尺寸为内直径49mm，外直径61mm，高度为19mm；圆环5顶部和底部的内沿均设有注胶槽501，如图5所示，该处内径为51mm，深度为2mm，用于注入热熔胶，固定岩石试件6。本实施例的左垫板2和右垫板3尺寸分别为50mm×100mm×2mm和40mm×100mm×2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，其特征在于，包括可拆卸连接的基座（1）、盖板（4）和位于二者之间的垫板；基座（1）内设有上下贯通的混凝土喷射空间（101）；盖板（4）内设有用于容纳岩石试件（6），且上下贯通的柱状空间（401），柱状空间（401）内套设有用于固定岩石试件（6）的圆环（5）；垫板包括左垫板（2）和右垫板（3），左垫板（2）上设有左半圆槽（201），右垫板（3）上设有右半圆槽（301），左半圆槽（201）和右半圆槽（301）形成连通混凝土喷射空间（101）和圆环（5）内腔的胶结空间。

【技术特征摘要】
1.一种测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，其特征在于，包括可拆卸连接的基座（1）、盖板（4）和位于二者之间的垫板；基座（1）内设有上下贯通的混凝土喷射空间（101）；盖板（4）内设有用于容纳岩石试件（6），且上下贯通的柱状空间（401），柱状空间（401）内套设有用于固定岩石试件（6）的圆环（5）；垫板包括左垫板（2）和右垫板（3），左垫板（2）上设有左半圆槽（201），右垫板（3）上设有右半圆槽（301），左半圆槽（201）和右半圆槽（301）形成连通混凝土喷射空间（101）和圆环（5）内腔的胶结空间。2.根据权利要求1所述的测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，其特征在于，所述圆环（5）顶部和底部的内沿均设有注胶槽（501）。3.根据权利要求1所述的测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，其特征在于，所述柱状空间（401）顶部内沿设有卡扣于圆环（5）上沿的凸圈。4.根据权利要求1所述的测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，其特征在于，所述柱混凝土喷射空间（101）包括下部的棱柱空间和上部的圆柱空间。5.根据权利要求1所述的测试早龄期喷砼与岩石胶结面剪切强度的装置，其特征在于，所述基座（1）、垫板、圆环（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖清华，刘建国，田少敏，黄训洪，孙振坤，雷升祥，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51