[发明专利]岩石结构面剪切试验方法及其实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学性能试验测试技术领域，特别是涉及岩石结构面剪切试验方法和装置。

背景技术

岩石是工程建设中涉及到的重要环境地质和非常重要的工程材料，为了保证工程质量和工程安全，在工程施工中必须要弄清楚岩石的各种强度，特别是抗剪切强度。岩石结构面是岩石抗剪切的一个薄弱面，抗剪切强度通常非常低，稍有扰动，则易造成沿该结构面发生破坏，故现场取样后，无法将包含有结构面的岩石加工成可以进行直接剪切的规则试件，实践中通常采用水泥把包含结构面的岩石浇筑成规则的试件，然后再沿结构面方向进行剪切试验。但由于结构面自身强度低，在试件浇筑过程中或浇筑后剪切前的搬运过程中，易造成结构面破坏，从而导致试验失败。另外，用水泥把包含结构面的岩石浇筑成规则的试件，由于水泥对测量结构面的剪切变形及抗剪强度有很大的影响，测量结果须剔除水泥的影响，而水泥的影响又很难准确的测定，因此使得岩石结构面的试验测量过程复杂，测量结果准确性差，可靠性低，无法获得岩石结构面的真实抗剪强度参数。这一问题长期困扰岩石结构面的剪切试验。

发明内容

针对岩石结构面剪切试验的技术现状，本发明的目的旨在提供一种新的岩石结构面剪切试验方法及其实施装置，以获得岩石结构面的真实抗剪强度参数。

本发明的上述目的可通过下述技术方案的岩石结构面剪切试验方法来实现：

（1）将岩石样品试块上下两部分通过填充分别固定在口面相对的上下两开口剪切盒内，且使上下两剪切盒的口面保持一定的间距，以使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间；

（2）对上下剪切盒体实施一对方向相反的剪切载荷，通过剪切盒内的填充物作用于岩石样品试块上，进而作用于岩石样品试块结构面上，从而获得岩石样品试块结构面的抗剪强度参数。

在上述技术方案中，在对上下开口剪切盒体实施一对方向相反的剪切载荷的同时，最好对上下开口剪切盒体实施一对作用线一致、方向相对的加压载荷，以更好地获得岩石样品试块结构面的抗剪强度参数。

在上述技术方案中，上下两开口剪切盒的口面间距可通过在上下两开口剪切盒口面之间设置设计高度的垫块来设定。

在上述技术方案中，岩石样品试块上下两部块体最好通过填充混凝土固定在口面相对的上下两开口剪切盒内，剪切盒注入混凝土之前最好对盒体内壁进行防止混凝土与盒体粘结的处理；

上述技术方案进一步的方案，先将岩石样品试块一端置入开口剪切盒注入混凝土，待混凝土固化后再将岩石样品试块的另一端置入另一开口剪切盒注入混凝土进行固定；再进一步的方案，将岩石样品试块上端置入上开口剪切盒注入混凝土，待混凝土固化后将该端向上竖起，将岩石样品试块的下端置入下开口剪切盒注入混凝土进行固定。

实施以上所述岩石结构面剪切试验方法的装置，其结构主要由与岩石样品试块上下两部分相匹配的上下两开口剪切盒组成，剪切盒内填充将岩石样品试块固定在剪切盒内的填充物，上下两开口剪切盒的口面保持有能够使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间的距离。

在上述岩石结构面剪切试验装置中，上下两开口剪切盒，可以为整体结构，也可以为半开式结构，或组合式结构，半开式结构或组合式结构的上下两开口剪切盒，用于施加剪切力一方的盒体面为整体盒体面。考虑盒体脱模方便，上下两开口剪切盒优先选择组合式结构，由5块盒体板通过埋头螺栓固定组装在一起，其中施加剪切力一方的盒体板面压接其他方向盒体板端面。进一步的方案，由5块盒体板组装构成的上下两开口剪切盒，施加剪切力一方的盒体板面压接其他方向盒体板端面，上剪切盒的上顶盒体板面或下剪切盒的下底盒体板面压接其他三个方向的盒体板端面，与施加剪切力一方盒体板面相对的一方盒体板面压接其他两个方向的盒体板端面。

上述石结构面剪切试验装置，为了便于注入混凝土，可考虑在下开口剪切盒两个相对的非剪切力施加盒体板上设计混泥土浇注口，但也可不设计混泥土浇注口，从剪切盒的开口直接注入混泥土；为了便于搬动试验装置，可考虑在上开口剪切盒两个相对的非剪切力施加盒体板上设计搬动把手，但也可不设计搬动把手，直接用手把持盒体进行搬动。为了便于通过在上下两开口剪切盒的口面之间设置垫块来把控上下两开口剪切盒的口面距离，使岩石样品试块剪切试验结构面暴露在上下两剪切盒口面之间，最好在盒体壁上设计将上下两开口剪切盒可拆装组装成一体的联接装置。所述联接装置可由固定在上下两开口剪切盒相对应的盒体外壁上的联接耳，和与联接耳上的联接孔相匹配的联接螺栓构成。

本发明的岩石结构面剪切试验方法及其实施和装置，也可适用于建筑墙体结构面的剪切强度试验。