一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置，涉及岩石稳定性测定技术领域，包括将带有结构面的试件置于剪切盒模块内后，再将剪切盒放置于框架的空腔结构中；控制垂直加载模块的力传感器下移直至与上剪切盒的顶面接触，控制水平加载模块水平移动直至与上剪切盒的侧面接触；将所述电阻应变片与数据采集模块电连接；先后控制垂直加载模块和水平加载模块对试件施压以进行直剪试验或蠕变试验；在试验过程中，按照预设测量频率获取电阻应变片的应变值和试件上部件的水平位移，以计算得到试件的抗剪强度和蠕变变形，本发明专利技术解决了现有技术中结构面在剪切过程中剪切面积保持不变和无法直接测量结构面剪切蠕变量的技术难题

【技术实现步骤摘要】
一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置


[0001]本专利技术涉及岩石稳定性测定
，具体而言，涉及一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置
。

技术介绍

[0002]目前岩石结构面抗剪强度研究多采用室内结构面直剪试验，由于天然带结构面试件制备十分困难，同时结构面存在不均匀性
、
随机性和不可重复性，所以多采用类岩石材料来制作试件
。
在结构面直剪试验中，目前多认为剪切面不会随着剪切位移的增加而改变，所以会对结构面抗剪强度参数取值造成影响
。
同时，对于岩石结构面剪切蠕变研究也常采用室内结构面剪切蠕变装置进行，同样试件的制备同样存在与结构面直剪试验相同的问题
。
在实验过程中，试件上半部分和下半部分存在相对位移，但直接对试件测量是十分困难的，因此会对结构面剪切蠕变最终位移造成影响
。
同时在实验过程中岩石和结构面都在发生剪切蠕变，其试验结果是两者共同作用的结果，所以无法直观观测到结构面的剪切蠕变变形
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置，以改善上述问题
。
为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：第一方面，本申请提供了一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，包括：操作设备
,
所述操作设备包括底座和位于底座上方的框架，所述框架的中部为空腔结构，所述框架的上方连接有垂直加载模块
、
侧面连接有水平加载模块；剪切盒模块，所述剪切盒模块置于框架的空腔结构中，用于装载试件；所述剪切盒模块包括上剪切盒
、
下剪切盒和位移测量模块，所述上剪切盒位于下剪切盒的上侧，所述位移测量模块与上剪切盒和下剪切盒固定连接，使上剪切盒与下剪切盒保持间隙
。
[0004]进一步地，所述框架侧面的中部沿水平方向设置有两个水平导套，两个水平导套的一端横向贯穿框架，另一端延伸进空腔结构内并共同连接有一个侧向压板；所述空腔结构的上方沿水平方向设置有上压滑块
,
所述上压滑块的两端设置有通孔
,
所述通孔内设置有竖直导柱
。
[0005]进一步地，所述垂直加载模块或水平加载模块包括电机
、
限位仪及螺杆，所述螺杆和限位仪分别位于电机的两端，所述螺杆上固定连接有力传感器
。
[0006]进一步地，所述水平加载模块的电机和限位仪位于框架的侧面外部，水平加载模块的螺杆和力传感器穿过框架的侧面延伸进空腔结构，且所述水平加载模块的螺杆位于两个水平导套的中间，水平加载模块的力传感器与侧向压板固定连接；所述垂直加载模块的电机和限位仪位于框架的上方，垂直加载模块的螺杆和力传感器穿过框架的顶部延伸进空腔结构，所述垂直加载模块的力传感器推动上压滑块沿竖直方向伸缩
。
[0007]进一步地，所述上剪切盒的顶部设置有滚轴，所述下剪切盒的侧下方设置有固定压板；所述上剪切盒和下剪切盒的前后两侧分别安装有位移测量模块；所述试件内部包括结构面，所述结构面将试件分为上部件和下部件；所述试件的内部均匀布置有若干个电阻应变片形成点阵面，所述点阵面平行于结构面或垂直于结构面
。
[0008]第二方面，本申请还提供了一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法，包括：将带有结构面的试件置于剪切盒模块内后，再将剪切盒放置于框架的空腔结构中；控制垂直加载模块的力传感器下移直至与上剪切盒的顶面接触，控制水平加载模块水平移动直至与上剪切盒的侧面接触；将所述电阻应变片与数据采集模块电连接；先后控制垂直加载模块和水平加载模块对试件施压以进行直剪试验或蠕变试验；在试验过程中，按照预设测量频率获取电阻应变片的应变值和试件上部件的水平位移，以计算得到试件的抗剪强度和蠕变变形
。
[0009]本专利技术的有益效果为：本专利技术解决了现有技术中结构面在剪切过程中剪切面积保持不变的技术难题，可以更加准确的描述结构面在剪切过程中剪切面随着剪切位移的变化，大大提高了抗剪强度参数取值的准确性；同时该系统解决了现有技术中无法直接测量结构面剪切蠕变量的技术难题，可以单独准确描述结构面的蠕变性能，可以观测岩石结构面的局部剪切蠕变变形
。
[0010]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解
。
本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书
、
权利要求书
、
以及附图中所特别指出的结构来实现和获得
。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图
。
[0012]图1为本专利技术的岩石抗剪强度及蠕变变形测定设备主视图；图2为本专利技术的岩石抗剪强度及蠕变变形测定设备后视图；图3为本专利技术的垂直或水平加载模块示意图；图4为本专利技术的剪切盒模块示意图；图5为本专利技术的位移测量模块示意图；图6为本专利技术的主体框架示意图；图7为本专利技术的岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法示意图；图8为本专利技术的结构面剪切试验应变片的布置方式示意图；图9为本专利技术的结构面剪切试验的结构面示意图；图
10
为本专利技术的结构面剪切蠕变试验应变片的布置方式示意图；
图
11
为本专利技术的结构面剪切蠕变试验的结构面示意图；图
12
为本专利技术的剪切位移
‑
剪应力示意图；图
13
为本专利技术的剪切位移
‑
剪切面积示意图；图
14
为本专利技术的测力计曲线和应变片曲线示意图；图
15
为本专利技术的应变值
—
距离曲线示意图
。
[0013]图中标记：
1、
控制系统；
2、
框架；
3、
垂直加载模块；
4、
水平加载模块；
5、
支撑平台；
6、
剪切盒模块；
7、
位移测量模块；
8、
数据采集模块；
9、
减速机；
10、
螺杆；
11、
伺服电机；
12、
力传感器；
13、
限位仪；
14、
上剪切盒；
15、
下剪切盒；
16、
试件；
17、
电阻应变片；
18、
固定压板；
19、
滚轴；
20、
水平位移计；
21、
支撑板； 22、
固定垫块；
23本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，其特征在于，包括：操作设备
,
所述操作设备包括底座（
23
）和位于底座（
23
）上方的框架（2），所述框架（2）的中部为空腔结构，所述框架（2）的上方连接有垂直加载模块（3）
、
侧面连接有水平加载模块（4）；剪切盒模块（6），所述剪切盒模块（6）置于框架（2）的空腔结构中，用于装载试件；所述剪切盒模块（6）包括上剪切盒（
14
）
、
下剪切盒（
15
）和位移测量模块（7），所述上剪切盒（
14
）位于下剪切盒（
15
）的上侧，所述位移测量模块（7）与上剪切盒（
14
）和下剪切盒（
15
）固定连接，使上剪切盒（
14
）与下剪切盒（
15
）保持间隙
。2.
根据权利要求1所述的岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，其特征在于，所述框架（2）侧面的中部沿水平方向设置有两个水平导套（
24
），两个水平导套（
24
）的一端横向贯穿框架（2），另一端延伸进空腔结构内并共同连接有一个侧向压板（
27
）；所述空腔结构的上方沿水平方向设置有上压滑块（
26
）
,
所述上压滑块（
26
）的两端设置有通孔
,
所述通孔内设置有竖直导柱（
25
）
。3.
根据权利要求2所述的岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，其特征在于，所述垂直加载模块（3）或水平加载模块（4）包括电机
、
限位仪（
13
）及螺杆（
10
），所述螺杆（
10
）和限位仪（
13
）分别位于电机的两端，所述螺杆（
10
）上固定连接有力传感器（
12
）
。4.
根据权利要求3所述的岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，其特征在于，所述水平加载模块（4）的电机和限位仪（
13
）位于框架（2）的侧面外部，水平加载模块（4）的螺杆（
10
）和力传感器（
12
）穿过框架（2）的侧面延伸进空腔结构，且所述水平加载模块（4）的螺杆（
10
）位于两个水平导套（
24
）的中间，水平加载模块（4）的力传感器（
12
）与侧向压板（
27
）固定连接；所述垂直加载模块（3）的电机和限位仪（
13
）位于框架（2）的上方，垂直加载模块（3）的螺杆（
10
）和力传感器（
12
）穿过框架（2）的顶部延伸进空腔结构，所述垂直加载模块（3）的力传感器（
12
）推动上压滑块（
26
）沿竖直方向伸缩
。5.
根据权利要求1所述的岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，其特征在于，所述上剪切盒（
14
）的顶部设置有滚轴（
19
），所述下剪切盒（
15
）的侧下方设置有固定压板（
18
）；所述上剪切盒（
14
）和下剪切盒（
15
）的前后两侧分别安装有位移测量模块（7）；所述试件（
16
）内部包括结构面，所述结构面将试件（
16
）分为上部件和下部件；所述试件（
16
）的内部均匀布置有若干个电阻应变片（
17
）形成点阵面，所述点阵面平行于结构面或垂直于结构面
。6.
一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法，用于权利要求
1—5
任意一项所述的岩石抗剪强度及蠕变变形测定装置，其特征在于，包括：将带有结构面的试件...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国东，于贵，舒中文，陈怀林，谢江伟，纪李志，耿文燕，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：