组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种组合框架式加锚裂隙岩体压‑剪试验装置及其应用方法，包括加锚裂隙岩体试件，向加锚裂隙岩体试件正侧施加压力的轴向压力施加系统、向对加锚裂隙岩体试件侧向施加压力的剪切力施加系统及用于限位加锚裂隙岩体试件及支撑轴向压力施加系统及剪切力施加系统的组合框架。本发明专利技术通过组合结构能够实现了大尺寸、多尺度加锚裂隙岩体拉剪试验，对加锚裂隙岩体的理论研究和工程设计具有重要意义。

A combined frame type compression shear test device for anchored fractured rock mass and its application method

【技术实现步骤摘要】
组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置及其应用方法
本专利技术涉及针对上述问题，本专利技术提供一种可以进行大尺寸、多尺度加锚裂隙岩体压-剪试验的组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置及其应用方法。
技术介绍
岩体中广泛存在的节理会对其强度和变形特性产生显著影响，是很多工程地质灾害产生的根本原因。作为能够深入岩体内部的支护结构，锚杆（索）已成为节理岩体重要的加固手段。为了解决工程现场锚杆剪切破坏难题，减少裂隙岩体失稳导致的诸多工程灾害，迫切需要深入研究加锚节理岩体的剪切特性。传统的剪切试验装置主要对加锚裂隙岩体试件进行直接剪切试验，把试件放置在固定剪切盒中，存在可容纳试件较小，以及试件尺寸只能和剪切盒一致，无法进行大尺寸、多尺度剪切试验的问题，且无法考虑围岩应力等复杂边界条件的影响。
技术实现思路
本专利技术对上述问题进行了改进，即本专利技术要解决的技术问题是传统的剪切试验装置主要对加锚裂隙岩体试件进行直接剪切试验无法进行大尺寸、多尺度剪切试验。本专利技术的具体实施方案是：组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，包括加锚裂隙岩体试件，向加锚裂隙岩体试件正侧施加压力的轴向压力施加系统、向对加锚裂隙岩体试件侧向施加压力的剪切力施加系统及用于限位加锚裂隙岩体试件及支撑轴向压力施加系统及剪切力施加系统的组合框架。进一步的，所述剪切力施加系统，包括固定于组合框架上的剪切液压油缸、用于提供剪切液压油缸提供液压油的剪切力伺服油源、剪切液压油缸端部固定有加载垫块；所述轴向压力施加系统，包括固定于组合框架上的轴向液压油缸、用于给液压油缸提供液压油的轴向压力伺服油源、轴向液压油缸的伸缩端固定有加载垫块。进一步的，组合框架包括底层组合框架、包覆加锚裂隙岩体试件后部外周的固定框架、竖向用于固定剪切液压油缸的剪切加载反力框架、竖向用于固定轴向液压油缸的轴向压力加载反力框架。进一步的，所述底层组合框架为位于加锚裂隙岩体试块底部水平方框单元组合面；所述固定框架包括位于加锚裂隙岩体试块两侧后部及后侧的竖向方框单元组合面以及位于加锚裂隙岩体试块顶部的水平方框单元组合面，相邻竖向方框单元组合面螺栓连接，所述水平方框单元组合面与竖向方框单元组合面螺栓连接，竖向方框单元组合面下侧固定底层组合框架；所述剪切加载反力框架及轴向压力加载反力框架为竖向固定于底层组合框架上的竖向方框单元组合面。进一步的，所述的加锚裂隙岩体试块固定框架的顶部及底层组合框架与加锚裂隙岩体接触面固定有滚珠减摩板。进一步的，所述的固定框架包裹有围压框架，所述围压框架包括位于加锚裂隙岩体试块前侧顶部的竖向围压加载反力框架及位于加锚裂隙岩体试件前侧前部及前侧左右两部的水平围压加载反力框架，所述竖向围压加载反力框架通过连接螺栓与固定框架的水平方框单元组合面固定连接；相邻所述水平围压加载反力框架之间通过螺栓连接形成U形框架，所述竖向围压加载反力框架的下表面固定有滚珠减摩板，所述加锚裂隙岩体试件两侧与围压框架之间，及加锚裂隙岩体试件顶部及底部与滚珠减摩板之间固定有液压垫，液压垫由液压油源用于给液压垫提供油压。进一步的，所述的滚珠减摩板朝向加锚裂隙岩体表面具有能转动的滚珠以减小加锚裂隙岩体试件与底层组合框架及加锚裂隙岩体试块固定框架的摩擦力。进一步的，所述竖向方框单元组合面、水平方框单元组合面、竖向围压加载反力框架及水平围压加载反力框架为钢质方框单元组合固定而成，所述钢质方框单元为一侧具有开口的立方盒体，钢质方框单元的五个面均预留螺栓孔，左右相邻的钢质方框单元等同立面通过螺栓固定；前后相邻一列钢质方框单底面通过贯穿的螺栓固定连接。进一步的，所述隙岩体试件包括锚杆和两个并排的混凝土/岩块；所述的锚杆不少于一根；两个并排的混凝土/岩块设置有贯穿通孔，用于安装锚杆；锚杆通过砂浆或者树脂锚固剂固定在混凝土/岩块的钻孔内；加锚裂隙岩体试件中的锚杆两侧均不伸出混凝土/岩块外部。本专利技术还包括一种组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置的应用方法，其特征在于，利用如权利要求包括如下步骤：（1）根据加锚裂隙岩体试件尺寸组装组合框架，使二者尺寸匹配；然后安装剪切力施加系统、轴向压力施加系统和加锚裂隙岩体试件；（2）通过轴向压力施加系统对加锚裂隙岩体试件两端施加水平压力至设计值；（3）通过剪切力施加系统的剪切力伺服油源控制液压油缸对加锚裂隙岩体试件施加压力，至剪切位移达到设计值后，停止加载，过程中记录加载过程中加锚裂隙岩体试件的剪切力及剪切变形情况；（4）然后收回剪切力施加系统的液压油缸，释放轴向压力施加系统压力，拆解组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置取出试件，结束试验。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过通过组合结构能够实现了大尺寸、多尺度加锚裂隙岩体拉剪试验，对加锚裂隙岩体的理论研究和工程设计具有重要意义。附图说明图1为本专利技术组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置的三维示意图；图2为本专利技术组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置的俯视示意图；图3为本专利技术加锚裂隙岩体试件三维示意图；图4为四块钢质方框单元组合示意图；图5为本专利技术组合框架系统钢质方框单元单底面组合示意图；图6为本专利技术实施例二包含围压加载系统情况下的三维示意图；图7为本专利技术实施例二加锚裂隙岩体试件可移动侧水平围压加载反力框架三维示意图；图8为加锚裂隙岩体试件可移动侧混凝土块和周围结构的剖面示意图。图中：1.组合框架；11.底层组合框架；12.固定框架；13.剪切加载反力框架；14.轴向压力加载反力框架；111.钢质方框单元外周面；112.钢质方框单元底面；113.螺栓孔；114.短螺栓；115.长螺栓；21.剪切液压油缸；22.加载垫块；23.减摩垫板；31.轴向液压油缸；32.滚珠减摩板；41.锚杆；42.混凝土/岩块；51.液压垫。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。如图1～8所示，一种组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，包括加锚裂隙岩体试件，向加锚裂隙岩体试件正侧施加压力的轴向压力施加系统、向对加锚裂隙岩体试件侧向施加压力的剪切力施加系统及用于限位加锚裂隙岩体试件及支撑轴向压力施加系统及剪切力施加系统的组合框架。本实施例中，所述剪切力施加系统，包括固定于组合框架上的剪切液压油缸、用于提供剪切液压油缸提供液压油的剪切力伺服油源、剪切液压油缸端部固定有加载垫块；所述轴向压力施加系统，包括固定于组合框架上的轴向液压油缸、用于给液压油缸提供液压油的轴向压力伺服油源、轴向液压油缸的伸缩端固定有加载垫块。本实施例中，组合框架包括底层组合框架、包覆加锚裂隙岩体试后部外周的固定框架、竖向用于固定剪切液压油缸的剪切加载反力框架、竖向用于固定轴向液压油缸的轴向压力加载反力框架。本实施例中，所述底层组合框架为位于加锚裂隙岩体试块底部水平方框单元组合面；所述固定框架包括位于加锚裂隙岩体试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，包括加锚裂隙岩体试件，向加锚裂隙岩体试件正侧施加压力的轴向压力施加系统、向对加锚裂隙岩体试件侧向施加压力的剪切力施加系统及用于限位加锚裂隙岩体试件及支撑轴向压力施加系统及剪切力施加系统的组合框架。/n

【技术特征摘要】
1.组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，包括加锚裂隙岩体试件，向加锚裂隙岩体试件正侧施加压力的轴向压力施加系统、向对加锚裂隙岩体试件侧向施加压力的剪切力施加系统及用于限位加锚裂隙岩体试件及支撑轴向压力施加系统及剪切力施加系统的组合框架。


2.根据权利要求1所述的组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，所述剪切力施加系统，包括固定于组合框架上的剪切液压油缸、用于提供剪切液压油缸提供液压油的剪切力伺服油源、剪切液压油缸端部固定有加载垫块；所述轴向压力施加系统，包括固定于组合框架上的轴向液压油缸、用于给液压油缸提供液压油的轴向压力伺服油源、轴向液压油缸的伸缩端固定有加载垫块。


3.根据权利要求2所述的组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，组合框架包括底层组合框架、包覆加锚裂隙岩体试件后部外周的固定框架、竖向用于固定剪切液压油缸的剪切加载反力框架、竖向用于固定轴向液压油缸的轴向压力加载反力框架。


4.根据权利要求3所述的组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，所述底层组合框架为位于加锚裂隙岩体试块底部水平方框单元组合面；
所述固定框架包括位于加锚裂隙岩体试块两侧后部及后侧的竖向方框单元组合面以及位于加锚裂隙岩体试块顶部的水平方框单元组合面，相邻竖向方框单元组合面螺栓连接，所述水平方框单元组合面与竖向方框单元组合面螺栓连接，竖向方框单元组合面下侧固定底层组合框架；
所述剪切加载反力框架及轴向压力加载反力框架为竖向固定于底层组合框架上的竖向方框单元组合面。


5.根据权利要求4所述的组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，所述的加锚裂隙岩体试块固定框架的顶部及底层组合框架与加锚裂隙岩体接触面固定有滚珠减摩板。


6.根据权利要求4所述的组合框架式加锚裂隙岩体压-剪试验装置，其特征在于，所述的固定框架包裹有围压框架，所述围压框架包括位于加锚裂隙岩体试块前侧顶部的竖向围压加载反力框架及位于加锚裂隙岩体试件前侧前部及前侧左右两部的水平围压加载反力框架，所述竖向围压加载反力框架通过连接螺栓与固定框架的水平方框单元组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑路，吴学震，周元锦，蒋宇静，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35