一種干濕循環(huán)過程中巖石的壓剪試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程領域，具體涉及一種干濕循環(huán)過程中巖石的壓剪試驗裝置。
【背景技術】
[0002]庫水位周期性變化引起巖土體總是處于“干燥-飽水”作用狀態(tài)，由此引起的工程地質災害已經引起了眾多學者和工程界的重視，研究水巖相互作用成為巖土工程中的熱點問題。水巖相互作用主要表現(xiàn)為:水巖相互作用使得巖土體的礦物成分、孔隙度、膠結物及其排列組合方式發(fā)生變化，從而引起巖石損傷，引起其強度(特別是抗剪強度參數(shù))發(fā)生大幅度降低，導致軟巖的破壞，甚至引起庫岸邊坡的失穩(wěn)，對巖土工程的長期穩(wěn)定性產生威脅。
[0003]測定巖石抗剪強度的室內試驗常用方法有:直剪試驗、壓剪試驗以及三軸壓縮試驗。壓剪試驗常見的有變角壓剪試驗、扭轉試驗、直剪儀壓剪試驗等，其中變角壓剪試驗是最常用的室內巖石抗剪強度測定方法，具有設備簡單、操作方便等優(yōu)點。變角剪切試驗利用壓力試驗機施加垂直荷載，通過特制的角膜使巖塊試樣沿一個剪切面剪斷，通過改變剪切面的角度可以獲得一系列巖塊破壞時的正應力和剪應力，從而繪制出強度包絡線，求得巖石的內摩擦角和內聚力等力學參數(shù)。
[0004]對庫水位周期變化條件下處于干濕循環(huán)過程中巖石特性的傳統(tǒng)測試方法是:依據《水電水利工程巖石試驗規(guī)程》(DL/T 5368-2007)將立方體巖樣全部浸入水中自由吸水48小時后取出，將該巖樣放入干燥箱，進行45°C下干燥24小時后取出，此為“干燥-飽水”循環(huán)過程，此方法較為準確的模擬庫水位周期變化下處于干濕循環(huán)過程中巖石的狀態(tài)。但是目前對于干濕循環(huán)作用對巖石的力學特性(抗剪強度)的影響試驗研究存在試驗儀器復雜、操作繁瑣及費用昂貴等缺點，對于模擬干濕循環(huán)中巖石的剪切試驗的儀器較少。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了一種干濕循環(huán)過程中巖石的壓剪試驗裝置，該裝置結構簡單、便于操作、成本低廉，可以靈活地調節(jié)試樣剪切面的角度，可以準確的模擬經干濕循環(huán)作用下的巖石狀態(tài)，并測量其力學參數(shù)。
[0006]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:
[0007]—種干濕循環(huán)過程中巖石的壓剪試驗裝置，包括變角壓剪單元，以及垂直施加載荷于變角壓剪單元上的壓力機，該裝置還包括儲液器、對變角壓剪單元內巖樣進行飽水處理的注水設備、對變角壓剪單元內巖樣進行熱氣干燥處理的加熱設備，所述變角壓剪單元位于儲液器內，所述儲液器與注水設備、加熱設備相通。
[0008]進一步的技術方案:所述注水設備包括水栗，所述水栗與儲液器進水口相通，所述水栗與儲液器進水口之間的管路上設有流速調節(jié)器，所述儲液器靠近上方位置處還設有出水口。
[0009]進一步的技術方案:所述加熱設備包括鼓風機，所述鼓風機與儲液器進風口相通，所述鼓風機與儲液器進風口之間的管路上設有溫控加熱單元，所述儲液器上還設有出風
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[0010]進一步的技術方案:所述壓力機包括千斤頂、球角壓頭、以及驅動千斤頂運動的油路單元，所述千斤頂?shù)那蛎娑伺c球角壓頭的球面端活動連接，所述儲液器頂部設有密封蓋板，所述與千斤頂連接的球角壓頭的平面端穿過密封蓋板垂直作用于變角壓剪單元上；所述球角壓頭上連接有支桿，所述支桿與用于測量巖樣剪切破壞時垂直位移值的位移計的觸頭相接觸，所述支桿軸向位于水平方向。
[0011]進一步的技術方案:所述變角壓剪單元包括用于承載壓力的上夾槽、位于儲液器底部的下夾槽、用于調整剪切面角度的變角板，所述上夾槽、下夾槽槽口相對且槽內分別卡設有所述變角板，所述上夾槽的槽壁上設有供第一固定螺栓通過并將上夾槽與變角板進行固定連接的第一弧形螺栓孔，所述下夾槽的槽壁上設有供第二固定螺栓通過并將下夾槽與變角板進行固定連接的第二弧形螺栓孔，所述的第一弧形螺栓孔與第二弧形螺栓孔的曲率中心重合，所述上夾槽、下夾槽處的變角板關于所述曲率中心對稱布置，所述兩個變角板分別包括第一直角墊板、第二直角墊板，所述第一直角墊板、第二直角墊板的板面垂直于上夾槽、下夾槽的槽壁，第一直角墊板、第二直角墊板的直角相對布置并構成用于容納巖樣的空腔，所述第一直角墊板一側板面以及第二直角墊板的一側板面分別平行于巖樣的一組相對面，且所述第一直角墊板一側板面以及第二直角墊板的一側板面分別位于巖樣剪切面的兩偵牝所述巖樣剪切面垂直于第一直角墊板所述的一側板面，所述變角板還包括設在板面上用于調節(jié)剪切面角度的供第三固定螺栓通過的若干刻度孔，所述第三固定螺栓垂直于上夾槽、下夾槽的槽壁且擋靠在的槽端外。
[0012]進一步的技術方案:所述油路單元包括油栗、基座、油管，所述油栗與油管相連，所述油管穿過基座并作用于千斤頂，所述油栗與基座之間設有換向閥，所述基座上設有與基座內油管相通的囊式儲能器以及壓力表。
[0013]進一步的技術方案:所述進風口、出風口位于密封蓋板上。
[0014]進一步的技術方案:所述上夾槽、下夾槽為槽長呈弧形的凹槽且上夾槽、下夾槽的曲率中心重合，包括垂直插入所述凹槽且插入深度稍小于凹槽槽深的圓環(huán)段板體，所述圓環(huán)段板體的厚度與凹槽的槽寬吻合；所述圓環(huán)段板體遠離凹槽的另一側邊連接有板面與圓環(huán)段板體的板面平行且厚度大于圓環(huán)段板體厚度的凸板，所述凸板沿著圓環(huán)段板體的厚度方向凸出于圓環(huán)段板體的兩側板面，所述凸板與圓環(huán)段板體連接處的側邊為弧形邊且曲率與上夾槽、下夾槽的弧形槽口的曲率吻合，所述凸板遠離圓環(huán)段板體的側邊為用于連接第一直角墊板或第二直角墊板且與第一直角墊板或第二直角墊板板面吻合的直角邊。
[0015]進一步的技術方案:所述儲液器底部設有滾軸框、以及若干相互平行位于同一平面內的且直徑中間大兩端小的圓柱形滾軸，所述滾軸兩端分別穿過滾軸框相對面上的等間距的圓孔，所述圓孔的直徑大于滾軸兩端的直徑，所述滾軸的長度方向平行于剪切面，所述下夾槽位于滾軸上。
[0016]進一步的技術方案:所述刻度孔有5個且設置在所述環(huán)形段板體的板面上。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018](I)該裝置實現(xiàn)了巖樣干濕循環(huán)處理與剪切試驗的一體化，結構簡單、便于操作、成本低廉，使用方便，使用范圍廣，使用壽命長，可以準確模擬經過不同干濕循環(huán)次數(shù)后處于不同狀態(tài)下巖樣，并對巖樣進行剪切試驗研究，實時記錄剪切試驗過程中巖樣的破壞荷載和垂直方向的位移。另外可擴充性強以及應用面廣，對于巖土工程、水利工程以及地下工程等領域的處于干濕循環(huán)過程中巖土體力學特性的研究具有廣泛的應用價值。
[0019](2)利用注水設備可使巖樣自由飽水，利用加熱設備所產生的熱氣流循環(huán)可使巖樣快速風干，通過控制進、出水流速以及進風口氣流溫度，可以使得巖樣經歷“飽水-干燥”的循環(huán)狀態(tài)。
[0020](3)利用變角板上設置的5個刻度孔，可以有效的實現(xiàn)了巖樣剪切面角度的連續(xù)調節(jié)，由于供第一固定螺栓、第二固定螺栓通過的第一弧形螺栓孔、第二弧形螺栓孔是為弧形，所以在調整剪切角度時，變角板可以相對所述的第一弧形螺栓孔或第二弧形螺栓孔進行移動，便于找到合適的固定點進行固定，調整非常方便地進行剪切角度的調節(jié)，調節(jié)后整個裝置重心也不會偏離中心線，可以準確、方便的測得5組正應力-剪應力組合。
[0021](4)本發(fā)明中采用第一直角墊板、第二直角墊板可以避免巖樣與變角板中的凸板直接接觸磨損，有利于延長裝置的使用壽命，提高試驗精度；通過換不同尺寸的直角墊板可以適用于不同邊長的正方體巖樣4的試驗。
[0022](5)上述結構的變角板插入上夾槽或下夾槽后，所述凸板與圓環(huán)段板體連接處的弧形側邊與上夾槽和下夾槽的弧形槽口充分貼合接觸，可以進一步保證試驗過程中變角板不會發(fā)生轉動，且整個變角壓剪單元的重心不會偏離，增加了試驗裝置的