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专利号: 2016105916085
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置,其特征在于:包括:

底座,用于放置试件;

加载框架,与所述底座固定连接;

剪切加载系统,设于所述底座上,用于对所述试件施加剪切力;

法向加载系统,与所述加载框架的顶端固定连接,用于对所述试件施加法向压力;

法向位移监测系统,用于实时测量所述试件法向位移的大小;

计算机控制系统,与所述法向加载系统和所述法向位移监测系统连接,并实时接收所述试件的法向位移的数据,根据所述试件法向刚度不变的原则,即公式σ=σ0+Δd*Κ,不断调整所述法向加载系统对所述试件施加的法向压力,从而达到岩体剪切试验过程中的法向刚度恒定;

式中,σ为某时刻需要对所述试件施加的法向应力,σ0为所述试件的初始围压,Δd为所述试件在该时刻所发生的累计的法向位移,K为所述试件的法向刚度,K为定值;

所述剪切加载系统包括用以对所述试件施加剪力的设于所述试件两侧的第一剪切加载组件和第二剪切加载组件;

所述第一和第二剪切加载组件在所述试件沿剪切方向的两侧相互对置,所述第一剪切加载组件包括位于下方的第一剪切加载油缸和位于上方的第三剪切加载油缸,所述第二剪切加载组件包括位于下方的第二剪切加载油缸和位于上方的第四剪切加载油缸;

所述剪切加载系统与所述计算机控制系统连接,各个所述剪切加载油缸均独立受控于所述计算机控制系统。

2.根据权利要求1所述的岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置,其特征在于:所述法向加载系统包括用以对所述试件施加法向压力的两个平行设置的加载油缸。

3.根据权利要求1所述的岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置,其特征在于:岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置还包括水平加载系统,用以对所述试件施加垂直于剪切方向的水平压力。

4.根据权利要求3所述的岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置,其特征在于:所述底座上设有用以固定试件的试件固定部件,所述固定部件由彼此分离的上部固定件和下部固定件组成,所述固定部件内部构成用于容纳所述试件的空间;所述水平加载系统包括液压囊,所述液压囊设在所述固定部件的侧壁内侧,并与伺服油源连接;所述伺服油源与所述计算机控制系统连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置的试验方法,包括以下步骤:步骤1:向试件施加模拟岩体在围岩中原始受力情况的原始水平剪力、原始水平压力和原始法向压力,所述原始水平剪力的施加方法为:第一、第二、第三和第四剪切加载油缸对所述试件的施力值等于围岩的原始剪力值;

步骤2:保持所述第二和第三剪切加载油缸的压力不变,保持所述第四剪切加载油缸位移不变,控制所述第一剪切加载油缸以恒定速度朝向所述试件移动来施加剪切力,在此过程中,实时获取所述试件的法向位移数据,并根据所述试件法向刚度不变的原则,不断调整对所述试件所施加的法向压力,以实现岩体剪切试验过程中的法向刚度恒定条件。

6.根据权利要求5所述的试验方法,其特征在于:步骤2中,当所述试件的剪切位移达到设定值后,将所述剪切力卸载,使所述试件再次达到原岩应力水平,保持所述第一和第四剪切加载油缸的压力不变,保持所述第三剪切加载油缸位移不变,控制所述第二剪切油缸一恒定移动速度朝向所述试件来施加反向剪切力,当所述试件的剪切位移达到设定值后卸载所述反向剪切力,完成一个循环剪切;在此过程中,满足所述试件法向刚度恒定的条件。