一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置的制作方法

本实用新型属于岩体试验设备技术领域，具体涉及一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置。

背景技术：

岩体是由岩块和结构面共同构成的，结构面的存在是造成岩体工程性质不连续、各向异性的根源，而结构面抗剪强度总是低于完整岩石的抗剪强度，因此岩体结构面对岩体的变形和破坏起着控制作用。由于结构面的存在而造成失事的工程实例国内外已不胜枚举，如众所周知的我国漫湾水电站左岸滑坡、意大利瓦依昂大滑坡等，无不与岩体结构面的存在有关系，所以研究岩体结构面抗剪强度具有重要的理论意义和工程价值。

目前，国内外的学者主要研究干燥情况下岩体结构面抗剪强度特征，较少有人关注在涉水条件下硬性无充填结构面本身抗剪强度的变化规律，或至多将岩体参数进行折减处理，而大多数的岩体边坡的变形破坏均与降雨或其他水条件改变有关。某些库区边坡(尤其是抽水蓄能电站库区边坡)由于经常受到库水涨落的影响，相应部位的结构面也会长时间经历干湿循环的变化，另外，当某些边坡地下水位较高时，结构面也长期处于饱和充水状态。其它情况还包括电站泄流雨雾的影响以及其它工况导致的边坡水条件的改变等。

在涉水条件下，硬性结构面在物理力学特征、几何形貌特征等方面都将产生一定的变化，其变化程度随构成岩石的矿物成分、岩石结构等不同而不同。在短时浸润条件下，水的作用除力学效应外，主要是吸附在结构面表面的水膜降低了两侧岩块的摩擦力，进而对剪切破坏特征产生影响。长时间浸润条件下，岩石结构面壁还会因水的渗入发生膨胀和软化、胶结物的溶解等，从而导致结构面微观形貌、抗压强度都有显著变化，并最终对硬性结构面的抗剪强度产生较大影响。目前的岩体直剪试验装置均无法达到在湿润状态下测得岩体结构面的各类参数。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置，解决了现有技术中存在的试验过程中岩体结构面不能持续湿润的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置，包括上部样品盒和下部样品盒，下部样品盒底部设置有排水孔，下部样品盒顶部四周安装有挡水板，挡水板内壁环绕有一圈水管，水管上均匀分布有多个喷雾孔，水管上还设置有进水口；上部样品盒顶部设置有法向应力施加装置，法向应力施加装置上安装有应力传感器；下部样品盒外壁两侧均设置有剪应力施加装置，每个剪应力施加装置上安置水平位移与应力传感器。

本实用新型的特点还在于，

排水孔连接有排水管，排水管上设有水阀。

喷雾孔平均分配在水管上。

水平位移与应力传感器、应力传感器均分别电性连接lcd显示屏。

本实用新型的有益效果是：

在浸润状态下，进行岩体结构面剪切试验时，可将在水中浸泡后岩样用喷水孔的喷雾进行持续加湿，使得结构面试验的始终都处于湿润的状态，这样就可得到岩体结构面在浸水状态下的剪切特征。该装置简单易操作，实用性强，能很好的解决涉水结构面抗剪强度研究的问题。

附图说明

图1是本实用新型一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置的正视图；

图3是本实用新型一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置的侧视图。

图中，1.上部样品盒，2.挡水板，3.水管，4.喷雾孔，5.进水口，6.下部样品盒，7.排水孔，8.水阀，9.法向应力施加装置，10.岩样，11.剪应力施加装置，12.水平位移与应力传感器，13.应力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置，如图1所示，包括用纯钢制造的上部样品盒1和下部样品盒6；如图2及图3所示，岩样10沿着结构面被分为了上下两部分，上部样品盒1用于放置上部分岩样，下部样品盒6用于放置下部分岩样，装有上部分岩样的上部样品盒1竖立在装有下部分岩样的下部样品盒6之上，两部分岩样之间的结构面为图2中所绘的锯齿状线段，即是所要研究的岩体结构面；下部样品盒6底部设置有排水孔7，排水孔7连接有排水管，排水管上设有水阀8，下部样品盒6顶部四周安装有挡水板2，挡水板2内壁环绕有一圈水管3，水管3上均匀分布有多个喷雾孔4，喷雾孔4采用武汉雾化喷嘴型号公司生产的低压精细雾化喷嘴；喷雾孔4平均分配在水管3上，水管3上还设置有进水口5；上部样品盒1顶部设置有法向应力施加装置9，应用液压动力源施加法向应力，法向应力施加装置9上安装有应力传感器13；下部样品盒6外壁两侧均设置有剪应力施加装置11，施加方式是利用图中所示的悬臂拉动下部样品盒水平移动，以便为了达到结构面剪切的效果；每个剪应力施加装置11上安置水平位移与应力传感器12；水平位移与应力传感器12、应力传感器13均分别电性连接lcd显示屏，lcd显示屏可实时显示应力的大小以及岩样水平的位移；法向应力施加装置9、剪应力施加装置11利用的是武汉岩土所岩石力学实验系统rmt-150c已有的应力施加装置。

本实用新型一种用于研究岩体结构面涉水条件下的抗剪强度试验装置，其具体工作原理是：

浸润条件下硬性无填充结构面抗剪强度试验：首先将上下部岩样分别放入上下样品盒中，使结构面(图中锯齿状线条)与四周的喷水孔水平对应，关闭水阀8，通过进水口5注入水；喷雾孔4喷出水雾，持续润湿结构面；岩石力学实验系统rmt-150c装置有的法向应力施加装置9通过增加上覆荷载施加法向应力，应用液压动力源进行施加法向应力；通过法向应力传感器13可传达出应力的大小；通过剪应力施加装置11对样品施加水平剪应力，施加方式是利用图中所示的悬臂拉动下部样品盒6水平移动，达到结构面剪切的效果；水平位移与应力传感器12则可以传达出剪应力的大小以及岩样水平的位移。