岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，包括试验机、饱和剪切试件及剪切装置。试验机包括机架、试验台、轴向加载机构和切向加载机构，饱和剪切试件包括岩石试件和混凝土试件，岩石试件和混凝土试件均设有相互咬合的凸台。剪切装置包括约束装置及加载装置，约束装置约束剪切试验过程中的剪胀效应，加载装置安装于延伸部上与机架连接以对延伸部提供拉力。轴向加载机构对饱和剪切试件施加轴向偏心压力，切向加载机构用于对岩石试件施加切向剪切位移。本发明专利技术还公开了一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法。上述岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置及方法，通过各装置之间的配合，实现岩石基坑抗浮牛腿的工作机理分析和破坏过程重现。现。现。

【技术实现步骤摘要】
岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩土试验
，具体涉及一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置及方法。

技术介绍

[0002]富水地区的地下工程，往往伴随着较高的地下水位以及复杂的地层条件，需要考虑地下结构的抗浮要求。地下结构常用的抗浮措施有抗拔桩、抗浮锚杆、配重法、泄水降压法等，相关研究和工程应用已较为丰富完善。
[0003]我国中西部地区覆土层较薄，基岩埋深较浅，岩石基坑较为普遍，考虑岩石基坑的地质特点，工程界首次提出可在地下结构侧墙底部设置混凝土抗浮牛腿，通过抗浮牛腿和上方岩石之间的剪切来实现地下结构抗浮，如图1所示。鉴于采用抗浮牛腿来进行地下结构抗浮的概念尚属首次，其作用机理、作用效果、破坏特征等还有待研究与考察。
[0004]通过设计岩石基坑抗浮牛腿剪切试验，可直观反映抗浮牛腿的工作原理与破坏模式，试验结果可为实际工程提供一定的指导与帮助。岩石基坑抗浮牛腿剪切试验的设计，需要解决以下问题：1)如何准确反映混凝土抗浮牛腿和上方岩体的形状尺寸、相互位置关系和相互作用关系；2)如何还原局部剪切试件复杂的边界条件和受力状态；3)如何准确地进行数据的采集与处理。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置及方法，能够得到抗浮牛腿的工作原理与破坏模式，具有一定的理论价值与实际意义。
[0006]一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，包括：
[0007]试验机，包括机架、试验台、轴向加载机构和切向加载机构，所述试验台、所述轴向加载机构及所述切向加载机构均设置于所述机架上；
[0008]饱和剪切试件，放置于所述试验台上，所述饱和剪切试件包括岩石试件和混凝土试件，所述混凝土试件层叠于岩石试件上，且所述混凝土试件延伸超出所述岩石试件形成延伸部，所述岩石试件和所述混凝土试件均设有相互咬合的凸台；及
[0009]剪切装置，包括约束装置及加载装置，所述约束装置用于将所述混凝土试件和所述岩石试件固定以约束剪切试验过程中的剪胀效应，所述加载装置安装于所述延伸部上，所述加载装置与所述机架连接以对所述延伸部提供拉力施加弯矩；
[0010]其中，剪切试验中，所述轴向加载机构对所述饱和剪切试件施加轴向偏心压力，所述切向加载机构用于对所述岩石试件施加切向剪切位移。
[0011]在其中一个实施方式中，所述约束装置包括第一连接板、第二连接板、滚动体、底板及第一连接螺栓，所述第一连接板贴合所述混凝土试件的顶面，所述第二连接板贴合所述岩石试件的底面，所述第二连接板承载于所述底板上，所述滚动体安装于所述第二连接板和所述底板之间，所述第一连接螺栓连接所述第一连接板和所述底板。
[0012]在其中一个实施方式中，所述加载装置包括第一安装板、第二安装板、第二连接螺栓及拉力计，所述第一安装板贴合所述延伸部的顶面，所述第二安装板贴合所述延伸部的底面，所述第二连接螺栓连接所述第一安装板和所述第二安装板，所述拉力计连接所述第一安装板，且所述拉力计与所述机架连接。
[0013]在其中一个实施方式中，还包括试件浇筑模具，所述试件浇筑模具具有岩石试件腔体及混凝土试件腔体。
[0014]在其中一个实施方式中，还包括饱水装置，所述饱水装置用于使剪切试件充分饱水形成饱和剪切试件，以模拟现实中抗浮牛腿所处的水文状态。
[0015]在其中一个实施方式中，还包括监测系统和数据采集系统，所述监测系统用于监测试验过程中所述饱和剪切试件的裂隙产生与扩展规律及试件破坏演化过程，所述数据采集系统用于采集试验过程中所述饱和剪切试件的剪应力应变曲线、最大剪切强度和最大剪切位移。
[0016]在其中一个实施方式中，所述监测系统包括数码相机、数值散斑仪及声发射传感器，所述数值散斑仪与所述数码相机分别于所述饱和剪切试件相对的两侧，所述声发射传感器与所述饱和剪切试件连接，所述数据采集系统包括多通道智能数据采集仪和计算机，所述多通道智能数据采集仪分别与所述试验机和所述计算机连接。
[0017]一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法，采用上述任意一项所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，包括以下步骤：
[0018]将约束装置安装到饱和剪切试件上，然后将加载装置安装到延伸部上；
[0019]将饱和剪切试件放置到试验台上，通过轴向加载机构对饱和剪切试件施加轴向偏心压力，调整所述加载装置对所述延伸部的拉力达到预设值；
[0020]通过切向加载机构对饱和剪切试件的岩石试件施加切向位移，进行剪切直至所述饱和剪切试件被剪坏。
[0021]在其中一个实施方式中，所述将约束装置安装到饱和剪切试件上，然后将加载装置安装到延伸部上的步骤之前还包括：
[0022]制作模拟岩石基坑抗浮牛腿的剪切试件；
[0023]将所述剪切试件充分饱水，制作成饱和剪切试件。
[0024]在其中一个实施方式中，所述制作模拟岩石基坑抗浮牛腿的剪切试件的步骤具体为：
[0025]根据实际抗浮牛腿尺寸与缩放比尺，对采集的岩块进行切割打磨，加工出岩石试件；
[0026]将所述岩石试件放入试件浇筑模具的岩石试件腔体中；
[0027]在混凝土试件腔体的侧壁涂抹脱模剂，然后浇筑混凝土，确保混凝土与所述岩石试件之间的界面粘结有效；
[0028]养护至混凝土达到标准强度后脱模制成剪切试件。
[0029]在其中一个实施方式中，所述将所述剪切试件充分饱水，制作成饱和剪切试件的步骤具体为：
[0030]将剪切试件用胶带缠紧固定，放入饱和缸中；
[0031]将抽气机与饱和缸连接，并启动真空泵，达到真空饱和条件后注水强制饱和，成为
饱和剪切试件；
[0032]取出所述饱和剪切试件，擦干所述饱和剪切试件的表面，先在其侧面均匀喷涂白漆，然后喷洒黑点，作为数值散斑测点。
[0033]在其中一个实施方式中，所述将约束装置安装到饱和剪切试件上，然后将加载装置安装到延伸部上的步骤具体为：
[0034]将第一连接板贴合在混凝土试件的顶面，将第二连接板贴合到岩石试件的底面；
[0035]在第二连接板的底面安装滚动体，并将滚动体承载在底板上，采用第一连接螺栓连接所述第一连接板和所述底板；
[0036]将第一安装板贴合延伸部的顶面，将第二安装板贴合延伸部的底面，采用第二连接螺栓连接第一安装板和第二安装板，将拉力计与第一安装板连接。
[0037]在其中一个实施方式中，所述将饱和剪切试件放置到试验台上，通过轴向加载机构对饱和剪切试件施加轴向偏心压力，调整所述加载装置对所述延伸部的拉力达到预设值的步骤具体为：
[0038]将饱和剪切试件放置于试验台上，底板与所述试验台接触，轴向加载机构对准所述第一连接板，将拉力计的上端与机架上的吊环连接；
[0039]控制轴向加载机构以恒定速率顶压所述第一连接板，观测所述轴向加载机构反馈的压力，直至达到预设值；
[0040]上紧第一连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，包括：试验机，包括机架、试验台、轴向加载机构和切向加载机构，所述试验台、所述轴向加载机构及所述切向加载机构均设置于所述机架上；饱和剪切试件，放置于所述试验台上，所述饱和剪切试件包括岩石试件和混凝土试件，所述混凝土试件层叠于岩石试件上，且所述混凝土试件延伸超出所述岩石试件形成延伸部，所述岩石试件和所述混凝土试件均设有相互咬合的凸台；及剪切装置，包括约束装置及加载装置，所述约束装置用于将所述混凝土试件和所述岩石试件固定以约束剪切试验过程中的剪胀效应，所述加载装置安装于所述延伸部上，所述加载装置与所述机架连接以对所述延伸部提供拉力施加弯矩；其中，剪切试验中，所述轴向加载机构对所述饱和剪切试件施加轴向偏心压力，所述切向加载机构用于对所述岩石试件施加切向剪切位移。2.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，所述约束装置包括第一连接板、第二连接板、滚动体、底板及第一连接螺栓，所述第一连接板贴合所述混凝土试件的顶面，所述第二连接板贴合所述岩石试件的底面，所述第二连接板承载于所述底板上，所述滚动体安装于所述第二连接板和所述底板之间，所述第一连接螺栓连接所述第一连接板和所述底板。3.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，所述加载装置包括第一安装板、第二安装板、第二连接螺栓及拉力计，所述第一安装板贴合所述延伸部的顶面，所述第二安装板贴合所述延伸部的底面，所述第二连接螺栓连接所述第一安装板和所述第二安装板，所述拉力计连接所述第一安装板，且所述拉力计与所述机架连接。4.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，还包括试件浇筑模具，所述试件浇筑模具具有岩石试件腔体及混凝土试件腔体。5.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，还包括饱水装置，所述饱水装置用于使剪切试件充分饱水形成饱和剪切试件，以模拟现实中抗浮牛腿所处的水文状态。6.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，还包括监测系统和数据采集系统，所述监测系统用于监测试验过程中所述饱和剪切试件的裂隙产生与扩展规律及试件破坏演化过程，所述数据采集系统用于采集试验过程中所述饱和剪切试件的剪应力应变曲线、最大剪切强度和最大剪切位移。7.根据权利要求6所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，所述监测系统包括数码相机、数值散斑仪及声发射传感器，所述数值散斑仪与所述数码相机分别于所述饱和剪切试件相对的两侧，所述声发射传感器与所述饱和剪切试件连接，所述数据采集系统包括多通道智能数据采集仪和计算机，所述多通道智能数据采集仪分别与所述试验机和所述计算机连接。8.一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法，采用如权利要求1
‑
7任意一项所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置，其特征在于，包括以下步骤：将约束装置安装到饱和剪切试件上，然后将加载装置安装到延伸部上；将饱和剪切试件放置到试验台上，通过轴向加载机构对饱和剪切试件施加轴向偏心压力，调整所述加载装置对所述延伸部的拉力达到预设值；
通过切向加载机构对饱和剪切试件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李隆平，赵顺磊，王林枫，雷文革，王大海，刘新荣，王洪华，徐武，周小涵，王天水，孙毅，刘鹏，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司中交第二公路工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：