[发明专利]一种岩石空心圆柱现场扭剪试验装置和试验方法

说明书

本发明公开了一种岩石空心圆柱现场扭剪试验装置和方法，该装置包括呈圆盘状的轴压盖，轴压盖上部为圆柱体，下部为向下突出的内圆环和外圆环，空心圆柱试样可伸入并卡紧在内、外圆环之间区域；轴压盖上设置有法向加载系统、扭转加载系统和内压加载系统；轴压盖上还安装有轴向位移传感器和转角位移传感器。本发明可实现岩石空心圆柱试样的现场扭剪现场试验，为研究岩石复杂应力状态和路径条件下的力学性质，为岩体质量的评价提供参考。

技术领域

本发明属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种岩石空心圆柱现场扭剪试验装置，还涉及岩石空心圆柱现场扭剪试验方法。

背景技术

岩石空心圆柱试样的扭剪试验是研究复杂应力状态与路径下岩石力学性质的重要方法之一，而现场岩石空心圆柱试样试验更是研究现场真实条件下岩石力学性质的重要方法。当前，由于缺少空心圆柱岩石试样的现场试验相关的仪器与设备，如现场制样装置、现场测试装置，通常是将岩块取回在室内进行空心圆柱岩石样的制备再进行相应的试样，这样的实验结果会带来与真实岩石性质的差异，从而影响对工程稳定性与安全性的评价。为了解决这一问题，需要发明一种岩石空心圆柱现场扭剪测试装置，实现岩石空心圆柱试样的扭剪现场试验，研究岩石复杂应力状态与路径条件下的力学性质，为岩体质量的评价提供参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩石空心圆柱现场扭剪试验装置，为现场测试提供可能。

本发明的另一目的是提供一种岩石空心圆柱现场扭剪试验方法，测试结果真实可靠，方便快捷。

本发明所采用的技术方案是，一种岩石空心圆柱现场扭剪试验装置，包括呈圆盘状的轴压盖，轴压盖上部为圆柱体，下部为向下突出的内圆环和外圆环，空心圆柱试样可伸入并卡紧在内、外圆环之间区域；轴压盖上设置有法向加载系统、扭转加载系统和内压加载系统；轴压盖上还安装有法向压力传感器、扭矩传感器、轴向位移传感器和转角位移传感器。

本发明的特点还在于：

进一步地，所述法向加载系统包括安装在轴压盖顶部的法向压力加载台。

进一步地，所述扭转加载系统包括安装在轴压盖侧面的扭转马达和扭转反力杠。

进一步地，所述内压加载系统包括分布在轴压盖内部的内压油管，内压油管外接内压力传感器和内压油源。

进一步地，所述内圆环和外圆环之间的凹面上设置有与待测空心圆柱试样相配合的剪力栓。

本发明的另一个技术方案是，一种岩石空心圆柱现场扭剪试验方法，将上述现场扭剪试验装置的轴压盖安装在空心圆柱试样上，首先通过法向加载系统进行加载，使得法向压力达到试验方案要求，通过轴向位移传感器和法向压力传感器获取法向压力变化过程中法向压力和轴向位移随时间的变化曲线数据；然后启动内压油源，通过内压油管向试样内部注入油，使得试样内压达到试验方案要求，逐步增加旋转扭矩，并同步通过扭矩传感器和转角位移传感器获取试样扭剪过程中扭矩和转角位移随时间的数据；当扭矩或转角增加到试验中止条件时，分别减小扭矩、内压以及法向压力，恢复到零应力状态。

本发明的有益效果是，本发明的扭剪试验装置可以实现现场岩石(体)空心圆柱试样的扭剪试验，并为试验过程中测定轴向位移、转角位移、内压力、法向压力提供设备条件。实验结果真实可靠。同时，本发明装置结构合理、操作简单、易于现场实施，可普遍用于岩石复杂应力状态和路径条件下的现场扭剪试验。

附图说明

图1是本发明岩石空心圆柱现场扭剪试验装置的结构示意图；

图2是图1中AA的剖面图；

图3是图1中BB的剖面图；

图4是图1中CC的剖面图；

图5是本发明所需的岩石空心圆柱试样结构示意图；