[发明专利]拉伸条件下循环剪试验装置及其应用方法

说明书

本发明涉及一种拉伸条件下循环剪试验装置，包括“十”字形的框架，框架的两相对侧分别设有剪切力施加系统，框架的另外两相对侧之间为加锚裂隙岩体试件的容纳空间，容纳空间一端为固定端、另一端为拉拔端。本发明通过特别设计的加载框架和加载系统，实现了拉伸条件下大尺寸加锚裂隙岩体试件的循环双剪切试验，克服了传统双剪切试验不能进行复杂条件下剪切试验的难题，对加锚裂隙岩体的理论研究和工程设计具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种拉伸条件下循环剪试验装置及其应用方法，涉及岩土工程试验测试领域。

背景技术

在大型洞室群施工过程中，临近洞室交替开挖可能导致岩体节理产生循环剪切荷载。我国部分区域地震活动非常活跃，很多边坡、隧道、水利水电等工程不可避免的修建在地震区域，地震动荷载也可能引发岩体节理循环剪切错动。

然而，循环剪切荷载和地震动荷载对加锚节理岩体剪切特性的影响尚不明确。节理的循环剪切极可能导致贯穿节理的锚固结构产生严重破坏。研究清楚循环剪切荷载对加锚节理岩体剪切特性的影响，才能进行科学合理的锚固设计，减少工程地质灾害发生的风险。

传统的剪切试验装置对两个被锚杆/锚索串起来的岩块进行剪切，其剪切力不在同一轴线导致受力不平衡、结构复杂，并存着可容纳试件较小的问题，不能进行大尺寸加锚裂隙岩体循环剪切试验。另外，传统的剪切试验装置只能对加锚裂隙岩体试件进行直接剪切试验或者压剪试验。然而，在工程现场锚杆多处于拉伸状态，需要进行拉-剪试验，现有设备无法完成。

加锚裂隙岩体的双剪切试验处于起步阶段，克服了传统的单剪切试验装置剪切力不在同一轴线导致受力不平衡的问题。但是现有双剪切试验装置既不能进行拉伸条件下循环剪切试验，也不能模拟真实复杂的外力条件。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种拉伸条件下循环剪试验装置及其应用方法，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种拉伸条件下循环剪试验装置，包括“十”字形的框架，框架的两相对侧分别设有剪切力施加系统，框架的另外两相对侧之间为加锚裂隙岩体试件的容纳空间，容纳空间一端为固定端、另一端为拉拔端。

优选的，框架包括两个前后对称布置的U形加载框，通过螺栓与双端夹持装置相连构成整体框架。

优选的，双端夹持装置包括两个左右对称布置的几字形夹持槽和配套螺栓；两个几字形夹持槽都通过配套螺栓与两个对称布置的U形加载框的同侧相固连。

优选的，剪切力施加系统均包括液压油缸。

优选的，两个液压油缸分别固定在两个对称布置的U形加载框上，剪切力伺服油源用于给两个液压油缸提供液压油，同侧的液压油缸与加锚裂隙岩体试件之间均设有加载垫块。

优选的，容纳空间的固定端与拉拔端组成轴向拉力施加系统，用于施加水平拉力，包括一个锚杆拉拔仪，锚杆拉拔仪固定在一几字形夹持槽的外端侧；加锚裂隙岩体试件内部的锚杆两侧均伸出试件的两端，通过锚杆拉拔仪对伸出的一段锚杆进行拉拔，锚杆的另一段通过托盘和螺母固定在另一个几字形夹持槽的外端侧；几字形夹持槽的外端侧均设有锚杆穿过的安装通孔。

优选的，加锚裂隙岩体试件包括锚杆和三个并排的混凝土块或岩块；锚杆不少于一根；三个并排的混凝土块或岩块设置有贯穿通孔，用于安装锚杆；锚杆贯穿于三个并排的混凝土块或岩块之间，通过砂浆或者树脂锚固剂固定在混凝土块或岩块的贯穿通孔内；锚杆除了杆体之外，还包含托盘和螺母。