本发明专利技术公开了一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置及测试方法，其包括数据采集装置和该装置的测试方法，该装置包括支撑结构和压力装置；该装置的测试方法包括步骤S1～S6。本发明专利技术测量结果精确，同时通过可伸缩支腿以及关节轴承可适应任意产状的结构面，并且该仪器可进行拆卸，便于携带，利于在野外就地进行测量；另外通过采用液压千斤顶，可提供较大的动力源，保证刀片可以顺利的嵌入进结构面。
【技术实现步骤摘要】
隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置及测试方法
本专利技术涉及岩石力学试验设备
，具体涉及一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置及测试方法。
技术介绍
岩体是岩块和结构面组成的地质体，对于节理发育的岩体，其强度往往由结构面的空间组合关系和结构面抗剪强度控制。在隧道修建前，须事先测出隧道围岩结构面的抗剪强度，以便为隧道的设计和施工提供可靠的依据。目前，隧道围岩(岩体)结构面抗剪强度的方法主要为斜板劈裂试验法。该方法需要在现场原位切割较大尺寸的围岩试体，再在室内进行抗剪强度试验。其试验结果基本可以反映结构面的抗剪强度，但是存在一些不足。其一、室内试验获取结构面强度时，所取的岩体发生了扰动，虽然模拟了地应力条件，但无法真实反映地应力和渗流场耦合条件下岩体结构面的状态，得出的数据与真实数据有一定的误差，测试结果的可靠性有待提高；其二、试验需要使用钻机、风镐等机械设备在现场凿出所需规格的围岩(岩石)试体，因此试验需要耗费大量的人力物力，且在狭小空间不利于开展；其三、需要进行切割取样，试体或试验设备搬运等操作，在短时间内不能得出大量数据，效率低。而岩体结构面抗剪强度通常又是研究人员和工程技术人员很关心的一个力学参数。因此如何能在野外便捷、快速又准确的获取计算岩体结构面抗剪强度所需相关数据已成为该领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置以及该采集装置的测试方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：提供一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其包括支撑结构和压力装置，支撑结构包括钢架，钢架下端通过伸缩机构连接有地锚，且钢架上设置有横梁；地锚上设置有膨胀螺栓，且钢架和地锚均与伸缩机构铰接；压力装置通过关节轴承与设置在钢架上的滑槽连接，关节轴承上设置有蝶形螺栓；压力装置上连接有旋转上升器，旋转上升器上安装有刀片，刀片上设置有刻度线，且旋转上升器和固定刀片之间设置有数显式压力传感器。进一步地，压力装置为液压千斤顶，液压千斤顶通过进油路管道和出油路管道与液压脚踏器构成液压回路；进油路管道上依次设置有液压油箱、截止阀和单向阀，出油路管道上设置有单向阀。进一步地，钢架上还设置有与其铰接的辅助支架，辅助支架包括辅助伸缩杆，辅助伸缩杆上铰接有地锚。进一步地，钢架为方形框架结构，钢架的四只角上均通过伸缩机构连接有地锚，且钢架和地锚均与伸缩机构铰接。进一步地，相邻的两个伸缩机构之间设置有横梁。进一步地，钢架上设置有提手。一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置的测试方法，其包括以下步骤：S1：将上述采集装置通过地锚固定在待检测的岩体表面上，并调整伸缩机构使钢架上的横梁平行于岩体结构面；S2：松动关节轴承上的蝶形螺栓，滑动滑槽内的关节轴承，移动压力装置至钢架的中心；S3：调整伸缩机构和关节轴承以调整刀片与岩体结构面的角度与相对位置，直至刀片的轴面与岩体结构面处于同一平面；之后，调整旋转上升器使刀片接近岩体结构面并旋紧蝶形螺栓；S4：采用压力装置给刀片施加压力，使得刀片嵌入岩体结构面内，并读取刀片嵌入岩体结构面内的刻度和数显式压力传感器上的数值，记录为一组数据；S5：读取数值后，压力装置收缩，松动关节轴承上的蝶形螺栓，移动压力装置至不同位置，重复步骤S3～S4，得到多组数据值；S6：取多组数据的平均值得到检测该岩体结构面抗剪强度实验所需采集的数据值。本专利技术的有益效果为：本方案是用于采集检测隧道围岩结构面的抗剪强度试验的数据，装置整体安装于岩体表面的上方，通过地锚和膨胀螺栓进行固定，并且调节关节轴承和滑槽，使得钢架上的横梁与岩体结构面平行；通过调节伸缩机构和关节轴承来调整刀片相对于岩体结构面的角度和位置，使得刀片靠近岩体结构面；刀片的位置和角度调整好之后，压力装置给予刀片施加压力，使刀片嵌入岩体结构面内，读取刀片上嵌入的刻度和数显式压力传感器的数值，记录为一组数据。测试完之后，压力装置通过关节轴承和滑槽的配合在钢架上滑动，将压力装置移动到下一位置进行数据的测量；多组数据测量之后，计算取得的平均值为该岩体结构面抗剪强度试验所需采集的数据值。刀片还可通过旋转上升器对其位置进行微调，提高检测的准确度；钢架采用方形的框架结构，使得装置整体结构稳定；压力装置采用液压千斤顶，并且通过液压脚踏器进行控制，方便工作人员对刀片嵌入深度的实时控制；钢架上设置有辅助支架，用于对钢架的辅助支撑，防止钢架的倾斜度太大，地锚固定不稳定；并且钢架上还设置有把手，方便工作人员携带与安装。本专利技术测量结果精确，同时通过可伸缩支腿以及关节轴承可适应任意产状的结构面，并且该仪器可进行拆卸，便于携带，利于在野外就地进行测量；另外通过采用液压千斤顶，可提供较大的动力源，保证刀片可以顺利的嵌入进结构面。附图说明图1为隧道围岩结构面抗剪强度数据采集装置的正视图。图2为隧道围岩结构面抗剪强度数据采集装置的侧视图。其中，1、地锚，2、膨胀螺栓，3、伸缩机构，4、钢架，5、滑槽，6、蝶形螺栓，7、提手，8、辅助伸缩杆，9、铰接凸台，10、压力装置，11、进油路管道，12、截止阀，13、刻度线，14、岩体表面，15、刀片，16、液压油箱，17、出油路管道，18、单向阀，19、液压脚踏器，20、旋转上升器，21、数显式压力传感器。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1和图2所示，隧道围岩结构面抗剪强度实验数据采集装置包括支撑结构和压力装置10，支撑结构包括钢架4，钢架4采用方形的框架结构；钢架4的四只脚上均通过伸缩机构3连接有地锚1，地锚1上设置有膨胀螺栓2，且钢架4和地锚1均与伸缩机构3铰接；压力装置10通过关节轴承与设置在钢架4上的滑槽5连接，关节轴承上设置有蝶形螺栓6；压力装置10上连接有旋转上升器20，旋转上升器20上安装有刀片15，刀片15上设置有刻度线13，且旋转上升器20和刀片15之间设置有数显式数显式压力传感器21。本方案优选，压力装置10采用液压千斤顶，液压千斤顶通过进油路管道11和出油路管道17与液压脚踏器19构成液压回路；进油路管道11上依次设置有液压油箱16、截止阀12和单向阀18，出油路管道17上设置有单向阀18；钢架4上还设置有辅助伸缩杆8，辅助伸缩杆8铰接于钢架4上设置的铰接凸台9上，辅助伸缩杆8上铰接有地锚1。刀片15可通过旋转上升器20对其位置进行微调，提高检测的准确度；钢架4采用方形的框架结构，使得装置整体结构稳定；压力装置10采用液压千斤顶，并且通过液压脚踏器19进行控制，方便工作人员对刀片15嵌入深度的实时控制；钢架4上设置有辅助支架，用于对钢架4的辅助支撑，防止钢架4的倾斜度太大，地锚1固定不稳定；钢架4上设置有把手，方便工作人员携带与安装；伸缩机构3之间设置有横梁，并且横梁相对的设置在两伸缩机构3之间，增加装置的稳定性，防止晃动。该隧道围岩结构面抗剪强度实验数据采集装置的测试方法包括：S1：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其特征在于，包括支撑结构和压力装置(10)，所述支撑结构包括钢架(4)，所述钢架(4)下端通过伸缩机构(3)连接有地锚(1)，且钢架(4)上设置有横梁；所述地锚(1)上设置有膨胀螺栓(2)，且钢架(4)和地锚(1)均与伸缩机构(3)铰接；所述压力装置(10)通过关节轴承与设置在钢架(4)上的滑槽(5)连接，所述关节轴承上设置有蝶形螺栓(6)；所述压力装置(10)上连接有旋转上升器(20)，所述旋转上升器(20)上安装有刀片(15)，所述刀片(15)上设置有刻度线(13)，且旋转上升器(20)和固定刀片(15)之间设置有数显式压力传感器(21)。
【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其特征在于，包括支撑结构和压力装置(10)，所述支撑结构包括钢架(4)，所述钢架(4)下端通过伸缩机构(3)连接有地锚(1)，且钢架(4)上设置有横梁；所述地锚(1)上设置有膨胀螺栓(2)，且钢架(4)和地锚(1)均与伸缩机构(3)铰接；所述压力装置(10)通过关节轴承与设置在钢架(4)上的滑槽(5)连接，所述关节轴承上设置有蝶形螺栓(6)；所述压力装置(10)上连接有旋转上升器(20)，所述旋转上升器(20)上安装有刀片(15)，所述刀片(15)上设置有刻度线(13)，且旋转上升器(20)和固定刀片(15)之间设置有数显式压力传感器(21)。2.根据权利要求1所述的隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其特征在于，所述压力装置(10)为液压千斤顶，所述液压千斤顶通过进油路管道(11)和出油路管道(17)与液压脚踏器(19)构成液压回路；所述进油路管道(11)上依次设置有液压油箱(16)、截止阀(12)和单向阀(18)，所述出油路管道(17)上设置有单向阀(18)。3.根据权利要求1所述的隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其特征在于，所述钢架(4)上还设置有与其铰接的辅助支架，所述辅助支架包括辅助伸缩杆(8)，所述辅助伸缩杆(8)上铰接有地锚(1)。4.根据权利要求1所述的隧道围岩结构面抗剪强度试验数据采集装置，其特征在于，所述钢架(4)为方形框架结构，所述钢架(4)的四只...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐凡献，代鸿明，王峰，马留闯，闫发军，邱岩，刘文超，尤魏巍，罗丹，何小亮，刘飞龙，李晋宁，罗刚，
申请(专利权)人：中铁隧道股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41
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