碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具制造技术

本发明专利技术涉及岩体变形参数和强度参数试验技术领域，提供了一种碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，包括上剪切盒、下剪切盒；所述上剪切盒与下剪切盒均为上下两端开口的圆筒状结构；所述上剪切盒设置在下剪切盒的上方；所述上剪切盒与下剪切盒之间通过第一连接结构可拆卸连接；所述上剪切盒的底部与下剪切盒的顶部之间设置有环形分隔片；所述上剪切盒的内径为D1，下剪切盒的内径为D2，环形分隔片的内径为D3，环形分隔片的外径为D4；其中，D3＜D1＜D4，D3＜D2＜D4。本发明专利技术可用于在现场测试碎裂、架空岩体的变形和强度参数。

In situ testing die for deformation and strength parameters of fractured and overhead rock mass

【技术实现步骤摘要】
碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具
本专利技术涉及岩体变形参数和强度参数试验
，特别涉及一种碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具。
技术介绍
碎裂、架空岩体是指大型岩质边坡或斜坡的各类变形破坏形成的岩体和构造破碎带中的碎裂岩体。他们大多体积巨大、不含泥质或少含泥质、呈现散体、架空的特征，是大型地质灾害体与原岩破坏边界外的主体，是次生地质灾害发生的主体。碎裂岩体也是控制边坡岩体稳定的构造破碎带除泥质带的主体。“碎裂、架空岩体”的强度、变形参数，是当前岩体力学参数研究的难点和重点之一，由于架空、散体的结构形态，这类岩体稍有扰动便会解体，目前尚未见到现场原位对“碎裂、架空岩体”的变形、强度参数开展大尺度试样进行变形参数和抗剪强度参数试验的较好技术、方法。广泛分布在各类大型边坡的“碎裂、架空岩体”大多是高陡岩质边坡倾倒变形破坏、溃曲变形破坏、蠕滑拉裂变形破坏和大型崩塌破坏的产物：高陡岩质边坡倾倒变形破坏是反倾层状结构边坡的主要变形破坏类型，是河谷下切反倾层状结构边坡长期变形破坏形成的，是层状结构河谷斜坡众多变形破坏的主要类型之一，在我国西南山区、环青藏高原地带，在欧洲阿尔卑斯山脉，美洲洛基山脉等山区广泛分布众多大型、特大型的倾倒变形破坏体，有的绵延数千米、体积达到数千万方至数亿方，对山区地质环境、地质灾害的发生和人类的居住环境以及工程建设有重大的影响。目前对大型倾倒变形体的边界、成因、稳定性分析方面有了较深入研究，有多种稳定性计算的方法和程序，而唯独在物理力学性质研究和参数取值方面，由于变形、架空和和破坏严重的地段开展现场变形和强度试验非常困难，基本上处于经验估值状态，需要创新出新的技术、方法。溃屈变形破坏是顺层高陡岩质边坡的主要变形破坏类型，是顺层斜(边)坡岩层长期弯曲变形破坏的典型类型，不仅范围大、规模大，而且破坏后的边坡岩体稳定性差，是次生地质灾害发生的重要地段，对工程建设和人类生活影响很大。当前对形成的边界、成因机制、稳定性分析计算等方面均有较好的认识和计算程序，对顺层破坏边界(滑带)，由于以泥质物为主，对控制性的物理力学性质参数有较为成功的取值方法、成果，而溃屈段及其形成的剪出带，因岩体碎裂、架空，现场获得溃屈段，和溃屈剪出带呈碎屑、碎块状的破坏带的原位试件的力学参数-变形模量和强度参数尚未很好解决，需要创新出新的技术、方法。块状岩质边坡形成的大型滑坡的滑体、大型崩塌堆积体等几乎全由破坏的岩石块体、碎块构成，架空明显，呈现明显的散状结构，轻微扰动就会出现变形破坏，当前获取这类散状--架空的变形破坏体大尺度的原位试样，现场开展强度试验获得强度参数是一大难点，需要创新出新的技术、方法。构成断层破碎带主体的碎裂岩体(不包括断层泥)，由于是断层带的主体，也是分析岩体变形的主体，获得他们的强度参数和变形参数是岩体稳定性评价的重要参数，由于处于一定的地应力环境下，平硐揭露后稍有扰动就会碎坏，测试原位状态的变形、强度参数仍是当前面临的技术难点，需要创新出新的技术、方法。“碎裂、架空岩体”的变形、强度参数是当前大型变形破坏岩质边坡稳定性评价和地质灾害预测、预报和防治的控制性力学参数，这类特殊岩体的变形、强度参数的获取既是当前边坡和地质灾害基本力学参数研究的难点，又是控制边坡稳定性计算成果可靠性的决定性因素之一，在当今岩体变形、强度参数试验和取值研究领域处于空白状态。目前在获取岩体变形、强度参数的诸多方法中，最准确、最直接的方法就是现场原位试验，对于完整性性较好的岩体如整体状结构、块状结构、层状结构的岩体的强度参数的现场试验、测试获取，当前均有较为可行的试验方法、设备。但是，对于碎裂、架空岩体由于结构碎裂、架空，稍有扰动就会解体、散裂，目前尚无较好的方法在现场制成原位试样，开展尺度较大的“碎裂、架空岩体”强度试验，因此也就不可能得到这类岩体原位状态的强度参数。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，用于在现场测试碎裂、架空岩体的变形和强度参数。本专利技术实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，包括上剪切盒、下剪切盒；所述上剪切盒与下剪切盒均为上下两端开口的圆筒状结构；所述上剪切盒设置在下剪切盒的上方；所述上剪切盒与下剪切盒之间通过第一连接结构可拆卸连接；所述上剪切盒的底部与下剪切盒的顶部之间设置有环形分隔片；所述上剪切盒的内径为D1，下剪切盒的内径为D2，环形分隔片的内径为D3，环形分隔片的外径为D4；其中，D3＜D1＜D4，D3＜D2＜D4。进一步的，所述第一连接结构包括以螺纹连接方式与下剪切盒连接、并向上延伸的螺杆，以及拧在螺杆端部螺纹上的螺母，所述上剪切盒的壁上设置有供螺杆穿过的第一通孔。进一步的，所述螺杆的上端固定有手柄。进一步的，所述环形分隔片上设置有供螺杆穿过的第二通孔。进一步的，所述下剪切盒的外壁上设置有第一注浆孔。进一步的，所述下剪切盒的外壁的顶部设置有第一溢浆孔。进一步的，所述上剪切盒的外壁上设置有第二注浆孔。进一步的，所述上剪切盒的外壁的底部设置有第二溢浆孔。进一步的，所述上剪切盒外壁的底部固定有上顶头，所述下剪切盒外壁的顶部固定有下顶头；所述上顶头和下顶头分别位于由上剪切盒和下剪切盒所形成的圆筒形结构的两侧。进一步的，所述上顶头远离上剪切盒外壁的端部设置有向下延伸的凸块。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例的碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，通过在上下剪切盒之间设置环形分隔片，当将该原位测试模具套在测试试样上后，该环形分隔片将剪切盒的内表面与测试试样的侧面之间的空间分隔为上下两个空间，然后分别向这两个空间内注入固化剂，以填满剪切盒的内表面与测试试样的侧面之间的空间，避免在剪切试验时出现载荷集中、在变形试验时出现侧向变形，待固化剂固化后，再通过竖向加载装置和径向加载装置，就可进行变形试验和强度试验，进而得到碎裂、架空岩体的变形参数和强度参数。附图说明图1是本专利技术实施例的碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具的结构示意图；图2是图1中A-A剖视图；图3是本专利技术实施例中环形分隔片的结构示意图；图4至图10是采用本专利技术实施例的碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具对岩体进行试验的各步骤的示意图。图中附图标记为：1-初始岩样，2-中心锚孔，3-护壁管，4-锚杆，5-岩心样，6-安装空间，7-热缩套，8-测试试样，9-岩心保护管，10-上剪切盒，11-下剪切盒，12-环形分隔片，13-螺杆，14-螺母，15-第一通孔，16-手柄，17-第二通孔，18-第一注浆孔，19-第一溢浆孔，20-第二注浆孔，21-第二溢浆孔，22-上顶头，23-下顶头，24-凸块，25-竖向加载装置，26-径向加载装置，104-上注入空间，105-下注入空间，106-上限位筒，107-下限位筒。具体实施方式本专利技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，其特征在于，包括上剪切盒(10)、下剪切盒(11)；所述上剪切盒(10)与下剪切盒(11)均为上下两端开口的圆筒状结构；所述上剪切盒(10)设置在下剪切盒(11)的上方；所述上剪切盒(10)与下剪切盒(11)之间通过第一连接结构可拆卸连接；所述上剪切盒(10)的底部与下剪切盒(11)的顶部之间设置有环形分隔片(12)；所述上剪切盒(10)的内径为D1，下剪切盒(11)的内径为D2，环形分隔片(12)的内径为D3，环形分隔片(12)的外径为D4；其中，D3＜D1＜D4，D3＜D2＜D4。/n

【技术特征摘要】
1.碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，其特征在于，包括上剪切盒(10)、下剪切盒(11)；所述上剪切盒(10)与下剪切盒(11)均为上下两端开口的圆筒状结构；所述上剪切盒(10)设置在下剪切盒(11)的上方；所述上剪切盒(10)与下剪切盒(11)之间通过第一连接结构可拆卸连接；所述上剪切盒(10)的底部与下剪切盒(11)的顶部之间设置有环形分隔片(12)；所述上剪切盒(10)的内径为D1，下剪切盒(11)的内径为D2，环形分隔片(12)的内径为D3，环形分隔片(12)的外径为D4；其中，D3＜D1＜D4，D3＜D2＜D4。


2.根据权利要求1所述的碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，其特征在于，所述第一连接结构包括以螺纹连接方式与下剪切盒(11)连接、并向上延伸的螺杆(13)，以及拧在螺杆(13)端部螺纹上的螺母(14)，所述上剪切盒(10)的壁上设置有供螺杆(13)穿过的第一通孔(15)。


3.根据权利要求2所述的碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，其特征在于，所述螺杆(13)的上端固定有手柄(16)。


4.根据权利要求1所述的碎裂、架空岩体变形和强度参数原位测试模具，其特征在于，所述环形分隔片(12)上设置有供螺杆(13)穿过的第二通孔(17)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥建华，聂德新，李树森，贺咏梅，
申请(专利权)人：聂德新，贺咏梅，
类型：发明
国别省市：四川;51