[发明专利]一种岩石直剪及点荷载试验装置及其试验操作方法

权利要求书

1.一种岩石直剪及点荷载试验装置的剪切试验操作方法，其特征在于所述试验装置包括加载反力框架、轴向加载系统、法向加载系统、剪切试验夹具和点荷载试验夹具：

所述的加载反力框架是由四根立柱（23）、立柱螺母（27）、横梁（24）和工作台（2）组成，工作台（2）设有四根立柱（23），采用螺纹连接，立柱（23）上端安装横梁（24）由立柱螺母（27）固定，为了增强立柱（23）在工作受力状态的强度，在立柱（23）之间设有筋板（1）；所述的工作台（2）面正中心设有一固定小螺栓（3）；

所述的轴向加载系统包括轴向加载千斤顶（11）、轴向手动油泵（12）和压力传感器（28）；所述的轴向加载千斤顶（11）底座端安装在横梁（24）中心位置并采用螺钉固定连接，轴向加载千斤顶（11）的活塞端设有压力传感器（28）；所述的轴向手动油泵（12）与轴向加载千斤顶（11）通过油管连接，管路中安装有轴向加载阀门（13）和轴向压力表（14）；

所述的法向加载系统包括法向加载千斤顶（15）、水平反力螺杆（16）、螺杆螺母（26）、法向手动油泵（17）；所述的法向加载千斤顶（15）安装在工作台（2）的上平面正面左侧的两根立柱（23）中间，所述的水平反力螺杆（16）和螺杆螺母（26）安装在工作台（2）的上平面正面右侧的两根立柱（23）中间，水平反力螺杆（16）尾端装有由手柄（25）；所述的法向手动油泵（17）与法向加载千斤顶（15）通过油管连接，管路中安装有法向加载阀门（19）、法向压力表（20）和溢流阀（18）；

所述的剪切试验夹具包括水平反力板（4）和剪切盒（5）；所述的剪切盒（5）包括压板（6）、带滚轴压板（7）、橡皮垫板（8）、剪切钢压板（9）；两个带滚轴压板（7）对称安置在水平反力板（4）上，两个压板（6）分别安置在带滚轴压板（7）的内侧，中间安放试样（21）；试样（21）的上端和下端分别安放橡皮垫板（8）和剪切钢压板（9），橡皮垫板（8）和剪切钢压板（9）是以试样（21）剪切中心对称安放的；

所述的点荷载试验夹具包括上加压头（10）、下加压头（22）；上加压头（10）安装在轴向加载千斤顶（11）活塞端压力传感器（28）的下端面，下加压头（22）安装在工作台（2）中心上，由小螺栓（3）固定；

所述的压板（6）与试样（21）接触面的线形设计为直线形、圆弧形或异形，所述的剪切钢压板（9）的线形与试样（21）的线形是相同的，剪切盒（5）能适应长方形、圆柱形及不同形状和尺寸的岩样；

一种岩石直剪及点荷载试验装置的剪切试验操作方法由以下步骤构成：

步骤一：打开轴向加载阀门（13），操纵轴向手动油泵（12），使活塞下降到合适位置，将水平反力板（4）置于工作台（2）中心位置由小螺栓（3）固定，调节工作台（2）横向中心与法向加载千斤顶（15）及水平反力螺杆（16）轴向平行；

步骤二：根据不同的岩样形状与尺寸组装相应的剪切盒（5），方块体试样（21）选择方形剪切钢压板（9）及相应的压板（6）和带滚轴压板（7），圆柱体试样（21）选择圆形剪切钢压板（9）及相应的压板（6）和带滚轴压板（7）；，把剪切钢垫板（9）正放水平反力板（4）中心处，用橡皮垫板（8）填充剪切钢垫板（9）另半边空心部分，然后把试样（21）放置在剪切钢垫板（9）上对正，试样（21）上端面同样用剪切钢垫板（9）盖住对正，使用橡皮垫板（8）填充剪切钢垫板（9）另半边空心部分，上下剪切钢垫板（9）是以试样（21）剪切中心对称安放的；

步骤三：操纵法向手动油泵（17），使加载端面与试样（21）紧密接触；

步骤四：试样（21）两侧面分别依次安放压板（6）、带滚轴压板（7），调整法向加载千斤顶（15）及水平反力螺杆（16）使紧密接触，如果松懈，摇动手柄（25）使水平反力螺杆（16）与其紧密接触，注意压板（6）要完全覆盖住试样（21）两侧面，并保持侧面中心与法向加载中心一致；

步骤五：法向荷载从0MPa开始分级加载，每次增加相同等级，设定法向荷载预定值，打开法向加载阀门（19），操纵法向手动油泵（17），加载速度缓慢匀速进行，使法向压力表（20）示数达到预定值；

步骤六：操纵轴向手动油泵（12），加载速度缓慢匀速进行，直至试样（21）破坏，得到由压力传感器（28）采集的载荷数值。

2.一种岩石直剪及点荷载试验装置的点荷载试验操作方法，其特征在于所述试验装置包括加载反力框架、轴向加载系统、法向加载系统、剪切试验夹具和点荷载试验夹具：

所述的加载反力框架是由四根立柱（23）、立柱螺母（27）、横梁（24）和工作台（2）组成，工作台（2）设有四根立柱（23），采用螺纹连接，立柱（23）上端安装横梁（24） 由立柱螺母（27）固定，为了增强立柱（23）在工作受力状态的强度，在立柱（23）之间设有筋板（1）；所述的工作台（2）面正中心设有一固定小螺栓（3）；

所述的轴向加载系统包括轴向加载千斤顶（11）、轴向手动油泵（12）和压力传感器（28）；所述的轴向加载千斤顶（11）底座端安装在横梁（24）中心位置并采用螺钉固定连接，轴向加载千斤顶（11）的活塞端设有压力传感器（28）；所述的轴向手动油泵（12）与轴向加载千斤顶（11）通过油管连接，管路中安装有轴向加载阀门（13）和轴向压力表（14）；

所述的法向加载系统包括法向加载千斤顶（15）、水平反力螺杆（16）、螺杆螺母（26）、法向手动油泵（17）；所述的法向加载千斤顶（15）安装在工作台（2）的上平面正面左侧的两根立柱（23）中间，所述的水平反力螺杆（16）和螺杆螺母（26）安装在工作台（2）的上平面正面右侧的两根立柱（23）中间，水平反力螺杆（16）尾端装有由手柄（25）；所述的法向手动油泵（17）与法向加载千斤顶（15）通过油管连接，管路中安装有法向加载阀门（19）、法向压力表（20）和溢流阀（18）；

所述的剪切试验夹具包括水平反力板（4）和剪切盒（5）；所述的剪切盒（5）包括压板（6）、带滚轴压板（7）、橡皮垫板（8）、剪切钢压板（9）；两个带滚轴压板（7）对称安置在水平反力板（4）上，两个压板（6）分别安置在带滚轴压板（7）的内侧，中间安放试样（21）；试样（21）的上端和下端分别安放橡皮垫板（8）和剪切钢压板（9），橡皮垫板（8）和剪切钢压板（9）是以试样（21）剪切中心对称安放的；

所述的点荷载试验夹具包括上加压头（10）、下加压头（22）；上加压头（10）安装在轴向加载千斤顶（11）活塞端压力传感器（28）的下端面，下加压头（22）安装在工作台（2）中心上，由小螺栓（3）固定；

所述的压板（6）与试样（21）接触面的线形设计为直线形、圆弧形或异形，所述的剪切钢压板（9）的线形与试样（21）的线形是相同的，剪切盒（5）能适应长方形、圆柱形及不同形状和尺寸的岩样；

一种岩石直剪及点荷载试验装置的点荷载试验操作方法由以下步骤构成：

步骤一：将上加压头（10）与下加压头（22）分别安装到轴向加载千斤顶（11）的活塞端压力传感器（28）的下端面及工作台（2）中心，上加压头（10）与下加压头（22）在同一竖直线上；

步骤二：打开轴向加载阀门（13），操纵轴向手动油泵（12），使活塞下降到合适位置，将试样（21）放置在下加压头（22）上，同时操纵轴向手动油泵（12），使上加压头（10）与试样（21）紧密接触，接触点与试样（21）轴心重合，保持试样（21）轴线与上加压头（10）、下加压头（22）连线重合；

步骤三：操纵轴向手动油泵（12），匀速加载直至试样（21）破坏，得到由压力传感器（28）采集的载荷数值。