一种钻孔稳压剪切试验装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钻孔稳压剪切试验装置及其使用方法，钻孔稳压剪切试验装置包括测量组件、用于向岩壁施加剪切力的剪切块、输出端与剪切块连接的第一油缸、用于为剪切块和第一油缸的缸筒提供支撑的传力装置；第一油缸连通有用于在剪切块施加剪切力时稳定第一油缸中压力的蓄能器，测量组件包括轴向压力传感器和位移传感器；使用方法包括步骤S1

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔稳压剪切试验装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及岩体力学参数试验
，具体涉及一种钻孔稳压剪切试验装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]在岩体力学参数中，岩体抗剪强度参数是岩土工程设计的重要指标，是进行坝基、边坡稳定分析的基础，其直接关系到工程的经济与安全；目前，确定岩体抗剪强度参数的方法很多，但大多仍是在室内试验的基础上参考或借鉴以往积累的经验来确定；而由于室内试验存在局限性且经验准则存在人为性，确定岩体抗剪强度参数时常需要进行原位剪切试验。
[0003]但目前的原位剪切试验装置进行剪切时，岩样会发生剪胀和剪缩行为，使得法向应力发生变化，导致剪切试验受到影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种法向压力稳定的钻孔稳压剪切试验装置及其使用方法。
[0005]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：
[0006]第一方面，提供一种钻孔稳压剪切试验装置，其包括：
[0007]剪切块，用于向岩壁施加剪切力；
[0008]第一油缸，其输出端连接剪切块，用于为剪切块提供法向压力；
[0009]传力装置，用于为剪切块和第一油缸的缸筒提供支撑；
[0010]蓄能器，其连通第一油缸，用于在剪切块施加剪切力时稳定第一油缸中的压力；
[0011]测量组件，其包括用于测量剪切力的轴向压力传感器和用于测量剪切位移的位移传感器。
[0012]采用上述技术方案的有益效果为：第一油缸为剪切块提供法向压力，使剪切块沿试验孔壁的法线方向侵入岩壁；剪切块向岩壁施加剪切力，使剪切块对岩壁进行剪切；轴向压力传感器和位移传感器分别实时测量剪切力和剪切位移；传力装置为剪切块和第一油缸的缸筒提供支撑，形成孔内的对称受力，避免因第一油缸单侧受力而导致第一油缸受损；
[0013]蓄能器在剪切块施加剪切力时稳定第一油缸中的压力，当剪切过程中发生剪胀或剪缩时，蓄能器可以迅速补偿变化的法向压力，保持法向压力稳定。
[0014]进一步地，传力装置包括固定块，固定块上对称设置有第一传力块和第二传力块，第一传力块滑动设置在固定块上，第一传力块的滑动方向与第一油缸的输出方向相匹配，第一传力块的上端连接剪切块，第二传力块的上端连接第一油缸的缸筒；第一传力块随剪切块滑动，从而在剪切块径向侵入过程中始终为剪切块提供支撑。
[0015]进一步地，第一传力块的上端面与剪切块的下端面相匹配，从而增大第一传力块与剪切块的接触面积，第二传力块的上端面与第一油缸的缸筒下端面相匹配，从而增加第
二传力块与剪切块的接触面积，以有利于力的传递。
[0016]进一步地，钻孔稳压剪切试验装置还包括安装筒，安装筒内固定设置轴向压力传感器，轴向压力传感器远离安装筒的一端连接传力装置；安装筒通过轴向压力传感器、传力装置带动第一油缸和剪切块在轴向进行运动，从而使剪切块对岩壁进行剪切。
[0017]进一步地，第一油缸内还设置有用于采集其油压的压力传感器，蓄能器均固定设置在安装筒上；压力传感器用于测量第一油缸中的压力，且安装筒将蓄能器进行归集。
[0018]进一步地，安装筒的外径与试验孔的孔径相匹配，有利于将安装筒放入试验孔中。
[0019]进一步地，蓄能器包括液压腔和气体腔，液压腔和气体腔中分别滑动设置有第一活塞和直径大于第一活塞的第二活塞，第一活塞与第二活塞之间设置有连接杆，气体腔远离液压腔的一端设置有气体阀门，气体腔靠近液压腔的一端设置有开口，液压腔远离气体腔的一端设置有油液出入口。
[0020]采用上述技术方案的有益效果为：气体腔远离液压腔的一端用于装入一定压力的空气，使第二活塞处所受的气体压力和第一活塞处所受的油液压力平衡；当剪胀发生时，法向压力升高，油液进入蓄能器，气体被压缩，使得第一油缸中压力不再上升；当剪缩发生时，法向压力降低，压缩空气膨胀，油液被压入第一油缸，从而补充第一油缸中压力；另外，第一活塞的直径小于第二活塞的直径，可以有效提高油压调整的响应速度，且在调整液压腔压力时，第二活塞与第一活塞的直径差越大，气体腔中气体压力变化越小。
[0021]进一步地，剪切块远离第一油缸的一端设置有弧形部，从而与试验孔壁匹配，有利于剪切块均匀侵入；弧形部上设置有至少两个相互平行的肋条，肋条的长度方向垂直于试验孔的轴线，两个肋条之间在侵入过程中形成薄层岩片，以用于剪切试验。
[0022]第二方面，提供了一种钻孔稳压剪切试验装置的使用方法，包括以下步骤：
[0023]S1：将安装筒从试验孔口插入试验孔中，使安装筒的轴线方向与试验孔的轴线方向相同；
[0024]S2：向第一油缸的油液输入端供油，使剪切块上的至少两个肋条压入试验孔壁，直至两个肋条之间形成一岩片；
[0025]S3：朝试验孔口拉动安装筒，使剪切块向岩壁施加剪切力，轴向压力传感器和位移传感器实时测量剪切力和剪切位移。
[0026]进一步地，步骤S2中，向气体腔中充入压力气体以平衡并快速调节第一油缸中的油液压力。
附图说明
[0027]图1为钻孔稳压剪切试验装置的结构示意图；
[0028]图2为本方案中传力装置的连接示意图；
[0029]图3为本方案中蓄能器的结构示意图；
[0030]其中，1、第二油缸，2、拔力杆，3、蓄能器，301、气体阀门，302、气体腔，303、第二活塞，304、开口，305、连接杆，306、第一活塞，307、液压腔，308、油液出入口，4、安装筒，5、轴向压力传感器，6、传力装置，601、固定块，602、第一传力块，603、第二传力块，7、剪切块，8、第一油缸，9、弧形部，10、肋条。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]如图1所示，本方案提供了一种钻孔稳压剪切试验装置，其包括：
[0033]剪切块7，用于向岩壁施加剪切力；第一油缸8，其输出端连接剪切块7，用于为剪切块7提供法向压力；第二油缸1，其输出端连接第一油缸8，其输出方向垂直于第一油缸8的输出方向，用于为剪切块7提供剪切力；传力装置6，其设置在第一油缸8和第二油缸1之间，用于为剪切块7和第一油缸8的缸筒提供支撑；
[0034]蓄能器3，其连通第一油缸8，用于在剪切块7施加剪切力时稳定第一油缸8中的压力；
[0035]测量组件，其包括用于测量剪切力的轴向压力传感器5和用于测量剪切位移的位移传感器。
[0036]第一油缸8为剪切块7提供法向压力，使剪切块7沿试验孔壁的法线方向侵入岩壁；第二油缸1为剪切块7提供剪切力，使剪切块7对岩壁进行剪切；轴向压力传感器5和位移传感器分别实时测量剪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻孔稳压剪切试验装置，其特征在于，包括：剪切块(7)，用于向岩壁施加剪切力；第一油缸(8)，其输出端连接所述剪切块(7)，用于为剪切块(7)提供法向压力；传力装置(6)，用于为剪切块(7)和第一油缸(8)的缸筒提供支撑；蓄能器(3)，其连通所述第一油缸(8)，用于在剪切块(7)施加剪切力时稳定第一油缸(8)中的压力；测量组件，其包括用于测量剪切力的轴向压力传感器(5)和用于测量剪切位移的位移传感器。2.根据权利要求1所述的钻孔稳压剪切试验装置，其特征在于，所述传力装置(6)包括固定块(601)，所述固定块(601)上对称设置有第一传力块(602)和第二传力块(603)，所述第一传力块(602)滑动设置在固定块(601)上，所述第一传力块(602)的滑动方向与第一油缸(8)的输出方向相匹配，所述第一传力块(602)的上端连接所述剪切块(7)，所述第二传力块(603)的上端连接第一油缸(8)的缸筒。3.根据权利要求2所述的钻孔稳压剪切试验装置，其特征在于，所述第一传力块(602)的上端面与所述剪切块(7)的下端面相匹配，所述第二传力块(603)的上端面与所述第一油缸(8)的缸筒下端面相匹配。4.根据权利要求1所述的钻孔稳压剪切试验装置，其特征在于，还包括安装筒(4)，所述安装筒(4)内固定设置有所述轴向压力传感器(5)，所述轴向压力传感器(5)远离安装筒(4)的一端连接所述传力装置(6)。5.根据权利要求4所述的钻孔稳压剪切试验装置，其特征在于，所述第一油缸(8)内部还设置有用于采集其油压的压力传感器，所述蓄能器(3)固定设置在安装筒(4)上。6.根据权利要求4所述的钻孔稳压剪切试验装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：扈森，徐正宣，张茹，陈明浩，李化，刘俊飞，王栋，任利，贾哲强，张泽天，张营旭，张志龙，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司四川大学，
类型：发明
国别省市：