[发明专利]真三轴扰动下岩石结构面分离滚滑式剪切盒及使用方法

权利要求书

1.一种真三轴扰动下岩石结构面分离滚滑式剪切盒，其特征在于，包括上压头、下盘剪切块、带有扰动杆的上盘剪切块、分离滚滑式侧向加压板Ⅰ、分离滚滑式侧向加压板Ⅱ、滑动底座、法向变形测量组件、切向变形测量组件、侧向变形测量组件；所述下盘剪切块、上盘剪切块、分离滚滑式侧向加压板Ⅰ及分离滚滑式侧向加压板Ⅱ交替设置布置于滑动底座上形成试件安装腔，且上盘剪切块与下盘剪切块正对设置，分离滚滑式侧向加压板Ⅰ及分离滚滑式侧向加压板Ⅱ正对设置，滑动底座的钢珠夹板Ⅰ上表面放置有岩石结构面试件，且岩石结构面试件位于试件安装腔内，所述上压头置于岩石结构面试件上表面处，所述法向变形测量组件穿过上盘剪切块固定于安装上压头与滑动底座之间，所述切向变形测量组件固定安装于下盘剪切块和上盘剪切块之间，所述侧向变形测量组件穿过上盘剪切块固定安装于分离滚滑式侧向加压板Ⅰ和分离滚滑式侧向加压板Ⅱ之间；

所述分离滚滑式侧向加压板Ⅰ和分离滚滑式侧向加压板Ⅱ结构相同，且两者互为镜像，均包括主板、附板Ⅰ、附板Ⅱ、钢珠、钢珠挡条、长钢珠盖板、短钢珠盖板，所述主板上表面中部通过螺栓连接有钢珠挡条，主板上表面两端固定安装有与钢珠档条平行设置的长钢珠挡板，所述主板上平行设置的两个台阶面上分别设置有两块短钢珠盖板，两块短钢珠盖板位于同一平面上的螺孔和槽口交替布置，两组平行且正对设置的短钢珠盖板的凸起部分上分别设置有附板Ⅰ和附板Ⅱ，附板Ⅰ和附板Ⅱ在钢珠的作用下实现前后左右滑动，从而使得试验时岩石结构面试件的下盘跟随附板沿剪切方向移动，同时岩石结构面试件法向变形后附板可以根据法向变形做出法向的滑动。

2.根据权利要求1所述的一种真三轴扰动下岩石结构面分离滚滑式剪切盒，其特征在于：所述上压头正中设有竖直圆孔，竖直圆孔内设有圆柱状T型扰动头。

3.根据权利要求1所述的一种真三轴扰动下岩石结构面分离滚滑式剪切盒，其特征在于：所述滑动底座包括底架、底板、钢珠夹板Ⅰ、钢珠夹板Ⅱ、钢珠、钢珠挡板Ⅰ、钢珠挡板Ⅱ，所述底架为一U型架，腰部底端与侧壁底端设置有空隙，且腰部上端面中部开设有一凹槽，底架固定安装于底板上，底板上表面固定安装有位于底架内表面处的钢珠夹板Ⅱ，钢珠夹板Ⅱ上表面设置有若干呈行列排布的钢珠，若干钢珠上滑动安装有钢珠夹板Ⅰ，且通过钢珠夹板Ⅰ和钢珠夹板Ⅱ上的钢珠挡板限制钢珠的滚动，使钢珠夹板Ⅰ沿着剪切方向滑动，从而使试验时岩石结构面试件的下盘、下盘剪切块和钢珠夹板Ⅰ整体沿着剪切方向滑动，底架的腰部上表面安装有上盘剪切块，钢珠夹板Ⅰ上表面安装有下盘剪切块。

4.根据权利要求1所述的一种真三轴扰动下岩石结构面分离滚滑式剪切盒，其特征在于：所述下盘剪切块与上盘剪切块结构相同，均包括大长方板和小长方板，大长方板的宽面上固定安装有小长方板，且小长方板的其中一个长窄面与大长方板的其中一个长窄面共面设置，且同时大长方板的宽面对称中心线与小长方板的宽面对称中心线位于同一平面上，且小长方板的宽面与岩石结构面试件贴合，大长方板的长窄面的中心处加工有通体圆孔Ⅰ，小长方板的短窄面的中心处加工有通体圆孔Ⅱ。

5.根据权利要求3所述的真三轴扰动下岩石结构面分离滚滑式剪切盒的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、先将滑动底座置于真三轴试验机法向作动器的抗压垫块上，将上盘剪切块竖向的通体圆孔Ⅰ穿过安装固定于滑动底座的法向变形测量组件的测量杆置于滑动底座上并抵到真三轴试验机侧向加载的固定端；

步骤2、将滑动底座的钢珠夹板Ⅰ滑动到最外侧限位处，把岩石结构面试件置于滑动底座的钢珠夹板Ⅰ上，确保岩石结构面试件的钢珠挡板外侧面与滑动底座的钢珠夹板Ⅰ对应侧边缘线平齐，推动岩石结构面试件使岩石结构面试件与上盘剪切块紧贴；

步骤3、将上压头对齐放置在岩石结构面试件的上表面，进一步施加法向预压力；

步骤4、法向预压完成后，分别将分离滚滑式侧向加压板Ⅰ和分离滚滑式侧向加压板Ⅱ对齐置于岩石结构面试件两侧，且分离滚滑式侧向加压板Ⅰ和分离滚滑式侧向加压板Ⅱ分别与上盘剪切块两侧垂直设置，安装侧向变形测量组件，进一步施加侧向预压力；

步骤5、待侧向预压完成后，将下盘剪切块置于滑动底座的钢珠夹板Ⅰ上并贴紧岩石结构面试件下盘，安装切向变形测量组件，进一步施加切向预压力；

步骤6、预压完成后，开始试验，试验时，法向压力通过上压头和滑动底座向岩石结构面试件施加；侧向压力通过分离滚滑式侧向加压板Ⅰ和分离滚滑式侧向加压板Ⅱ向岩石结构面试件施加；剪切力通过上盘剪切块和下盘剪切块向岩石结构面试件施加，其中上盘剪切块不动，下盘剪切块推动岩石结构面试件下盘试件移动，同时滑动底座的钢珠夹板Ⅰ随岩石结构面试件下盘移动，分离滚滑式侧向加压板Ⅰ的附板Ⅰ和分离滚滑式侧向加压板Ⅱ的附板Ⅰ也紧贴着岩石结构面试件下盘移动。