一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置及方法制造方法及图纸

一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置及方法，装置包括框架体、挡板、夹板、压块及垫块；框架体顶板及四面侧板上均设有开孔，底板上设有插槽，垫块位于插槽内，压块位于顶板开孔内，侧板开孔成对设置岩样和挡板，由岩样、挡板及垫块围成重塑材料试样的原位浇筑塑型腔，夹板位于岩样外侧。方法为：在框架体上将岩样、挡板、垫块及夹板安装到位；向原位浇筑塑型腔内倒入浆料用于制备重塑材料试样；将框架体移入养护箱中直至料浆固化形成重塑材料试样；平整重塑材料试样上表面后放入压块；拆除夹板并将框架体送入真三轴试验机内；施加法向预应力实现试样组合体夹紧；将垫块拔出插槽；依次施加剪切预应力和剪切应力，直到剪切应力达到稳定阶段。达到稳定阶段。达到稳定阶段。

【技术实现步骤摘要】
一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置及方法


[0001]本专利技术属于岩土工程
，特别是涉及一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置及方法。

技术介绍

[0002]利用重塑类岩土材料开展相关力学试验研究，不但可以降低原位试验的成本，也是对于难以获取原位工程材料相关研究的有效补充。例如，对于潜在滑坡的岩土交界面、挡土墙与土体相互作用界面的剪切强度或摩擦强度研究，现场不易取得原状岩土材料试样，想要获得岩土材料的物理力学特性试验参数，在一定程度上则需要依靠室内制备的重塑土来完成。同样的，对于地下矿山充填体与接触岩体之间的界面剪切/摩擦特性研究，由于地下矿山条件的复杂性，并不具备岩石和充填体界面原位取样，但是二者之间的剪切力学性能对于地下采矿地压控制非常重要。基于目前的技术，在原位充填采场进行充填体与岩石界面摩擦特性的研究是难以实现的。因此，通过制备重塑充填体
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岩石组合试样进行剪切力学试验，是现阶段探究充填体与岩石界面摩擦性能是较为有效的方法。
[0003]目前，国内外学者主要采用直剪仪进行充填体
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岩石界面剪切力学试验研究，少数学者还会采用改进的单轴试验装置进行充填体
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岩体界面垂直剪切试验，但这些剪切试验均为单面剪切试验，由于单面剪切试验在剪切过程中存在扭转问题，会导致试样剪切时法向应力荷载不均匀，进而导致试验结果失真。此外，在通常情况下，重塑类岩土材料的制备需要单独的成型模具，在重塑类岩土材料试样制备完成后，需要先进行试样脱模，之后再移至相应的试验装置中进行试验，然而在试样脱模和装样的过程中，容易造成试样的损伤以及界面初始约束的消失，甚至会影响试样材料内部的微结构，使其内摩擦角、黏聚力等物理力学性质发生改变，从而也会导致试验结果失真。再有，对于不同软硬特性材质的组合试样，特别是其中软质的重塑土、矿山充填膏体等重塑材料，在试样成型时会产生膨胀，但在其脱模工序时会导致其膨胀性难以进行测试。
[0004]因此，为解决重塑材料试样脱模和安装导致的试验结果失真、重塑材料试样膨胀性难以测试、单面剪切试验难以模拟工程工况等问题，提供一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置及方法十分必要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置及方法，能够有效解决重塑材料试样脱模和安装导致的试验结果失真、重塑材料试样膨胀性难以测试、单面剪切试验难以模拟工程工况等问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置，包括框架体、第一挡板、第二挡板、第一夹板、第二夹板、压块及垫块；所述框架体采用长方体结构，在框架体的底板上开设有垫块插槽，在框架体的顶板上开设有剪切力加载孔，在框架体的四面侧板上依次开设有第一岩样安装孔、第一挡板封装孔、第二岩样
安装孔及第二挡板封装孔，第一岩样安装孔与第二岩样安装孔正对，第一挡板封装孔与第二挡板封装孔正对；所述垫块插槽与垫块插装配合，当垫块插装在垫块插槽内时，垫块的上表面与框架体底板的上表面相平齐；所述第一岩样安装孔用于放置第一岩样，当第一岩样放置在第一岩样安装孔内时，第一岩样的外表面与第一岩样安装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第一岩样的内表面与第一岩样安装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；所述第一夹板位于第一岩样外侧，第一夹板与框架体之间通过螺钉进行固定，第一夹板内表面与第一岩样外表面相贴合；所述第二岩样安装孔用于放置第二岩样，当第二岩样放置在第二岩样安装孔内时，第二岩样的外表面与第二岩样安装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第二岩样的内表面与第二岩样安装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；所述第二夹板位于第二岩样外侧，第二夹板与框架体之间通过螺钉进行固定，第二夹板内表面与第二岩样外表面相贴合；所述第一挡板封装孔用于安装第一挡板，第一挡板与框架体之间通过螺钉进行固定，当第一挡板固装在第一挡板封装孔内时，第一挡板的外表面与第一挡板封装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第一挡板的内表面与第一挡板封装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；所述第二挡板封装孔用于安装第二挡板，第二挡板与框架体之间通过螺钉进行固定，当第二挡板固装在第二挡板封装孔内时，第二挡板的外表面与第二挡板封装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第二挡板的内表面与第二挡板封装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；由所述第一岩样、第二岩样、第一挡板、第二挡板及垫块围成的空间作为重塑材料试样的原位浇筑塑型腔，所述压块位于重塑材料试样正上方的剪切力加载孔内，压块下表面与重塑材料试样上表面相贴合。
[0007]所述的非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置，还包括剪切力加载压头、支撑压头、第一法向加载压头及第二法向加载压头；所述剪切力加载压头位于框架体正上方，剪切力加载压头与压块正对，剪切力加载压头与真三轴试验机竖直方向上侧的第一作动器活塞杆固定连接配合；所述支撑压头位于框架体正下方，支撑压头与框架体底板正对，支撑压头与真三轴试验机竖直方向下侧的第二作动器活塞杆固定连接配合；所述第一法向加载压头位于框架体侧方，第一法向加载压头与第一岩样正对，第一法向加载压头与真三轴试验机水平方向左侧的第三作动器活塞杆固定连接配合；所述第二法向加载压头位于框架体侧方，第二法向加载压头与第二岩样正对，第二法向加载压头与真三轴试验机水平方向右侧的第四作动器活塞杆固定连接配合。
[0008]一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验方法，采用了所述的非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置，包括如下步骤：
[0009]步骤一：将制备好的第一岩样放入第一岩样安装孔内，以及将制备好的第二岩样放入第二岩样安装孔内，然后在第一岩样外侧安装上第一夹板，以及在第二岩样外侧安装上第二夹板；
[0010]步骤二：将第一挡板安装到第一挡板封装孔内，以及将第二挡板安装到第二挡板封装孔内，同时将垫块插入垫块插槽内，此时重塑材料试样的原位浇筑塑型腔完成构建；
[0011]步骤三：将用于制作重塑材料试样的料浆倒入原位浇筑塑型腔内，且料浆的液面高度要超过第一岩样和第二岩样上表面，之后将框架体移入养护箱中，直至料浆固化形成重塑材料试样；
[0012]步骤四：当养护时间结束后，将框架体移出养护箱，然后对重塑材料试样的上表面
进行平整，之后将压块放入剪切力加载孔内，此时压块由重塑材料试样支撑，同时保证压块位于第一岩样与第二岩样的正中间；
[0013]步骤五：将第一夹板和第二夹板从框架体上拆除，露出第一岩样和第二岩样的外表面，之后将框架体送入真三轴试验机内并放置在支撑压头上，保证框架体与支撑压头处于同轴状态；
[0014]步骤六：控制第一法向加载压头和第二法向加载压头水平移动，使第一法向加载压头与第一岩样外表面相贴合，同时使第二法向加载压头与第二岩样外表面相贴合，之后施加0.005kN的法向预应力，以夹紧第一岩样、重塑材料试样及第二岩样；
[0015]步骤七：将垫块从垫块插槽内拔出，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置，其特征在于：包括框架体、第一挡板、第二挡板、第一夹板、第二夹板、压块及垫块；所述框架体采用长方体结构，在框架体的底板上开设有垫块插槽，在框架体的顶板上开设有剪切力加载孔，在框架体的四面侧板上依次开设有第一岩样安装孔、第一挡板封装孔、第二岩样安装孔及第二挡板封装孔，第一岩样安装孔与第二岩样安装孔正对，第一挡板封装孔与第二挡板封装孔正对；所述垫块插槽与垫块插装配合，当垫块插装在垫块插槽内时，垫块的上表面与框架体底板的上表面相平齐；所述第一岩样安装孔用于放置第一岩样，当第一岩样放置在第一岩样安装孔内时，第一岩样的外表面与第一岩样安装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第一岩样的内表面与第一岩样安装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；所述第一夹板位于第一岩样外侧，第一夹板与框架体之间通过螺钉进行固定，第一夹板内表面与第一岩样外表面相贴合；所述第二岩样安装孔用于放置第二岩样，当第二岩样放置在第二岩样安装孔内时，第二岩样的外表面与第二岩样安装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第二岩样的内表面与第二岩样安装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；所述第二夹板位于第二岩样外侧，第二夹板与框架体之间通过螺钉进行固定，第二夹板内表面与第二岩样外表面相贴合；所述第一挡板封装孔用于安装第一挡板，第一挡板与框架体之间通过螺钉进行固定，当第一挡板固装在第一挡板封装孔内时，第一挡板的外表面与第一挡板封装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第一挡板的内表面与第一挡板封装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；所述第二挡板封装孔用于安装第二挡板，第二挡板与框架体之间通过螺钉进行固定，当第二挡板固装在第二挡板封装孔内时，第二挡板的外表面与第二挡板封装孔所在侧的框架体侧板外表面相平齐，第二挡板的内表面与第二挡板封装孔所在侧的框架体侧板内表面相平齐；由所述第一岩样、第二岩样、第一挡板、第二挡板及垫块围成的空间作为重塑材料试样的原位浇筑塑型腔，所述压块位于重塑材料试样正上方的剪切力加载孔内，压块下表面与重塑材料试样上表面相贴合。2.根据权利要求1所述的一种非脱模重塑类岩土材料双面剪切试验装置，其特征在于：还包括剪切力加载压头、支撑压头、第一法向加载压头及第二法向加载压头；所述剪切力加载压头位于框架体正上方，剪切力加载压头与压块正对，剪切力加载压头与真三轴试验机竖直方向上侧的第一作动器活塞杆固定连接配合；所述支撑压头位于框架体正下方，支撑压头与框架体底板正对，支撑压头与真三轴试验机竖直方向下侧的第二作动器活塞杆固定连接配合；所述第一法向加载...

【专利技术属性】
技术研发人员：张希巍，周晃，薛淳元，石磊，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：