本实用新型专利技术涉及岩石力学研究技术领域，公开了一种用于研究岩石剪切行为的试验装置，包括剪切装置、法向应力加载装置和剪切应力加载装置，剪切装置包括上剪切盒和下剪切盒，法向应力加载装置用于对上剪切盒施加法向力，剪切应力加载装置用于对下剪切盒施加水平剪切力；还包括超声波激励装置，超声波激励装置包括超声波发生器和超声振子，超声振子用于使岩石样品产生超声波激励。超声波发生器产生超声振动，经过超声振子对岩石样品产生超声波激励，破坏岩石样品内部的结构，不需要人为更换岩石样品，节省试验成本；同时通过调整超声波发生器产生的超声波的波频、振幅等特性，可改变岩石样品内裂隙的长度、大小和数量，增强试验的重复性和对比性。重复性和对比性。重复性和对比性。
【技术实现步骤摘要】
一种用于研究岩石剪切行为的试验装置
[0001]本技术涉及岩石力学研究
，特别是涉及一种用于研究岩石剪切行为的试验装置。
技术介绍
[0002]由于受到地质作用、风化作用的影响，大自然中的岩石大都受到侵蚀作用，并非绝对完整的致密状态。在探究岩石的剪切行为时，现有的实验仪器通常用于探究法向应力单独扰动下岩石的剪切行为，在探究岩石内部不同破坏程度和不同裂隙下受到法向应力扰动的剪切行为时，只能人为地不断更换样品。
[0003]但是岩石样品内部的裂隙大小、长度不一，人们更换样品时无法控制内部裂隙的状况；并且频繁地更换样品也会相应地改变岩石的其他参数，对比性就会大打折扣。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是：提供一种用于研究岩石剪切行为的试验装置，以解决现有技术中在探究岩石内部不同破坏程度和不同裂隙下受到法向应力扰动的剪切行为时人为更换样品，岩石裂隙状况不受控、会改变岩石的其他参数的问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供了一种用于研究岩石剪切行为的试验装置，包括剪切装置、法向应力加载装置和剪切应力加载装置，所述剪切装置包括开口相对的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间形成用于容纳岩石样品的容纳空间，所述下剪切盒可相对所述上剪切盒水平移动，所述法向应力加载装置用于对所述上剪切盒施加法向力，所述剪切应力加载装置用于对所述下剪切盒施加水平剪切力；
[0006]还包括超声波激励装置，所述超声波激励装置包括超声波发生器和与所述超声波发生器连接的超声振子，所述超声振子与岩石样品接触以使岩石样品产生超声波激励。
[0007]优选地，所述超声振子包括振子本体和布置在所述振子本体一端的振动盘，所述振动盘用于与岩石样品接触以施加超声波激励。
[0008]优选地，所述振子本体为兰杰文振子。
[0009]优选地，所述超声波激励装置还包括冷却箱，所述冷却箱内设置有冷却元件，所述超声振子布置在所述冷却箱内。
[0010]优选地，所述冷却元件为填充在所述冷却箱内的冷却液。
[0011]优选地，所述冷却箱布置在所述剪切装置的侧面，所述超声振子与岩石样品的侧面粘接固定。
[0012]优选地，所述超声振子共有两组，两组所述超声振子与所述上剪切盒、所述下剪切盒内的岩石样品一一对应。
[0013]优选地，所述下剪切盒的底部还布置有行走轮。
[0014]本技术实施例一种用于研究岩石剪切行为的试验装置与现有技术相比，其有益效果在于：在研究岩石样品的剪切行为时，超声波发生器产生超声振动，由于超声振子与
岩石样品接触，经过超声振子可对岩石样品产生超声波激励，从而破坏岩石样品内部的结构，不需要人为更换岩石样品，节省试验时间和成本；同时通过调整超声波发生器产生的超声波的波频、振幅等特性，对岩石样品内部产生不同的破坏，从而改变岩石样品内裂隙的长度、大小和数量，探究不同裂隙对岩石剪切行为的影响，便于人们控制试验参数，增强试验的重复性和对比性。
附图说明
[0015]图1是本技术的用于研究岩石剪切行为的试验装置的结构示意图；
[0016]图2是图1的用于研究岩石剪切行为的试验装置的超声波激励装置的结构示意图；
[0017]图3是图1的用于研究岩石剪切行为的试验装置的俯视图。
[0018]图中，1、上剪切盒，2、下剪切盒，3、法向应力加载装置，4、剪切应力加载装置，5、超声波发生器，6、超声振子，61、振子本体，62、振动盘，7、冷却箱，8、冷却液，9、行走轮。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
[0020]本技术的一种用于研究岩石剪切行为的试验装置的优选实施例，如图1至图3所示，该用于研究岩石剪切行为的试验装置包括剪切装置、法向应力加载装置3和剪切应力加载装置4。
[0021]剪切装置包括上剪切盒1和下剪切盒2，上剪切盒1和下剪切盒2均为长方体结构，上剪切盒1与下剪切盒2的开口相对布置，上剪切盒1和下剪切盒2之间形成用于容纳岩石样品的容纳空间。下剪切盒2可相对上剪切盒1水平移动，在进行试验时，岩石样品可以放置在上剪切盒1与下剪切盒2之间，下剪切盒2带动岩石样品移动以模拟岩石剪切行为；岩石样品可以为含节理面的岩石或者完整的岩石块。
[0022]法向应力加载装置3布置在上剪切盒1的上侧，用于对上剪切盒1施加竖直向下的法向力。剪切应力加载装置4布置在剪切装置的一侧，用于沿水平方向对下剪切盒2施加水平剪切力，驱动下剪切盒2带动岩石样品水平移动。法向应力加载装置3和剪切应力加载装置4利用伺服液压系统控制，可以实现恒定应力或者动态应力的动态加载。
[0023]该用于研究岩石剪切行为的试验装置还包括超声波激励装置，超声波激励装置用于对岩石样品加载超声波，利用超声波激励作用使超声波穿透岩石，并对岩石内部造成破坏，使岩石内部产生裂隙。
[0024]超声波激励装置包括超声波发生器5和超声振子6，超声振子6与岩石样品接触。超声波发生器5用于产生各种频率、振幅的超声波，超声波发生器5通过导线与超声振子6连接，驱动超声振子6振动，并由超声振子6接触岩石样品，使岩石样品的内部产生超声波激励；通过调整超声波的频率和振幅，可以对岩石内部造成不同程度的破坏，从而可以较好地定量控制岩石内部的裂隙大小、长度。
[0025]在研究岩石样品的剪切行为时，超声波发生器5产生超声振动，由于超声振子6与岩石样品接触，经过超声振子6可对岩石样品产生超声波激励，从而破坏岩石样品内部的结构，不需要人为更换岩石样品，节省试验时间和成本；同时通过调整超声波发生器5产生的
超声波的波频、振幅等特性，对岩石样品内部产生不同的破坏，从而改变岩石样品内裂隙的长度、大小和数量，探究不同裂隙对岩石剪切行为的影响，便于人们控制试验参数，增强试验的重复性和对比性，仅仅用一个试样，通过调整超声波，可以较好的研究不同破碎程度和不同岩石裂隙下岩石遭受动态应力的剪切行为。
[0026]优选地，超声振子6包括振子本体61和布置在振子本体61一端的振动盘62，振动盘62用于与岩石样品接触以施加超声波激励。
[0027]振动盘62可以增加超声振子6与岩石样品的接触面积，使岩石样品产生更好的超声波激励作用。在本实施例中，振动盘62与岩石样品直接接触，便于对岩石进行超声波激励。
[0028]优选地，振子本体61为兰杰文振子。
[0029]兰杰文振子利用纵向效应具有较高的能量转换效率。
[0030]优选地，超声波激励装置还包括冷却箱7，冷却箱7内设置有冷却元件，超声振子6布置在冷却箱7内。
[0031]超声振子6布置在冷却箱7内，冷却箱7利用冷却元件可以对超声振子6进行冷却降温，防止其在试验过程中过热。
[0032]优选地，冷却元件为填充在冷却箱7内的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于研究岩石剪切行为的试验装置，其特征在于，包括剪切装置、法向应力加载装置和剪切应力加载装置，所述剪切装置包括开口相对的上剪切盒和下剪切盒，所述上剪切盒与所述下剪切盒之间形成用于容纳岩石样品的容纳空间，所述下剪切盒可相对所述上剪切盒水平移动，所述法向应力加载装置用于对所述上剪切盒施加法向力，所述剪切应力加载装置用于对所述下剪切盒施加水平剪切力；还包括超声波激励装置，所述超声波激励装置包括超声波发生器和与所述超声波发生器连接的超声振子，所述超声振子与岩石样品接触以使岩石样品产生超声波激励。2.根据权利要求1所述的用于研究岩石剪切行为的试验装置，其特征在于，所述超声振子包括振子本体和布置在所述振子本体一端的振动盘，所述振动盘用于与岩石样品接触以施加超声波激励。3.根据权利要求2所述的用于研究岩石剪切行为的试验装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘煜，党文刚，李世霄，廖纤，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：新型
国别省市：
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