[发明专利]用于测试岩石试样结构面各向异性的剪切盒及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于测试岩石试样结构面各向异性的剪切盒，包括：上剪切盒、下剪切盒和旋转体；上剪切盒和下剪切盒内放置旋转体，岩石试样置于旋转体内；上剪切盒设置有上固定框，上固定框上开设上内环豁口；下剪切盒内设置有下固定框，下固定框开设下内环豁口；旋转体包括上旋转体和下旋转体；上旋转体顶部的上外圆形凸台装入上固定框的上内环豁口；下旋转体底部下外圆形凸台装入下固定框的下内圆形豁口；上旋转体相对于上固定框转动；下旋转体相对下固定框转动。本发明提供了一种能使不改变原试样的结构面形状下进行各向异性剪切实验，测量精确、费用低，速度快、适用范围广、便于拆卸的剪切盒装置及其使用方法。

技术领域

本发明涉及岩石力学室内技术领域，更具体的说是涉及一种用于测试岩石试样结构面各向异性的剪切盒及其使用方法。

背景技术

岩体的变形与强度，取决于构成岩体的岩块和结构面的力学性能。在岩体中结构面弱化了岩体的力学性能，影响着法向变形、剪切变形及抗剪强度，决定了岩体工程的稳定性，导致岩体的各向异性，大至地震、滑坡，小到地下工程的冒顶，片帮，一般都是沿着结构面活动和发展。因此常用岩体结构面抗剪强度作为评价工程岩体稳定性的重要指标。

岩石力学室内试验是研究结构面岩体的力学性能的重要途径。其中，直接剪切试验加载试样方便快捷，获得法向、剪切参数及抗剪强度速度快，是认识结构面剪切行为的主要实验手段。

目前采用现有的直剪仪的剪切头进行岩石试样结构面各向异性剪切存在如下问题：

1、现有直剪仪的剪切头，主要适用于平面形状为矩形的试样，但是结构面具有各向异性特性，多数只能测试平行于或垂直于矩形岩石结构面试样的剪切强度，所以不能获得结构面各方向的剪切强度，因此无法获得岩石结构面剪切强度的各向异性特性，不能得到岩体最弱的滑动方向。

2、为了各向异性剪切实验，通常采用切割机把方形结构面试样切割成圆形试样，通过转动圆形试样或者转动固定圆形试样的模具进行各向异性剪切试验，这样处理不但费用大、工期长、操作困难。

3、进行各向异性剪切试验时，很少进行相关数据的监测，类如放置声发射探头等。

4、在结构面的抗剪特性试验中，结构面的法向、剪切参数及抗剪强度存在尺寸效应。

由于受到现有的直剪仪剪切盒的约束，在不改变原试样的结构面形状下直接进行各向异性剪切研究较少，需要一种用于岩体结构面各向异性剪切的剪切盒，来解决不改变原试样的结构面形状下，进行各向异性剪切实验是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能使不改变原试样的结构面形状下进行各向异性剪切实验，测量精确、费用低，速度快、适用范围广、便于拆卸的剪切盒装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于测试岩石试样结构面各向异性的剪切盒，包括：上剪切盒、下剪切盒和旋转体；所述上剪切盒和所述下剪切盒内放置所述旋转体，岩石试样置于所述旋转体内；所述上剪切盒内设置有上固定框，所述上固定框上开设上内环豁口；所述下剪切盒内设置有下固定框，所述下固定框开设下内环豁口；所述旋转体包括上旋转体和下旋转体；所述上旋转体顶部的上外圆形凸台装入上固定框的上内环豁口；所述下旋转体底部下外圆形凸台装入所述下固定框的下内圆形豁口；所述上旋转体相对于所述上固定框转动；所述下旋转体相对所述下固定框转动。

优选的，在上述的一种用于测试岩石试样结构面各向异性的剪切盒中，所述上剪切盒还包括：顶板和第一紧固螺栓；所述第一紧固螺栓将所述顶板固定于所述上固定框上。

优选的，在上述的一种用于测试岩石试样结构面各向异性的剪切盒中，所述下剪切盒还包括：底板和第二紧固螺栓；所述第二紧固螺栓将所述底板固定于所述下固定框上。