CN103884608A - 一种岩石结构面剪切装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种岩石结构面剪切装置及方法。该装置包括试件***、压板***、加载***和数据采集***。所述试件***为含加热孔的岩石结构面上、下两盘岩块；所述加载***分为法向压力加载、左剪切力加载和右剪切力加载；压板***为两个7字型的加载板；还包括辊组***，包括四组压辊组，将加载***和压板***连接起来，减少试件和加载***之间的摩擦；也可进一步包括加热***，用加热棒控制加热孔内优质耐热硅油的温度实现对岩石结构面上、下两盘岩块的加热。数据采集***实现对压力、位移和温度进行数据采集。本发明能实现对岩石结构面试件的双向剪切，且能实现对不同温度下岩石结构面剪切特性的研究。

Description

一种岩石结构面剪切装置及方法
技术领域
本发明涉及岩石结构面的剪切，具体涉及一种岩石结构面剪切装置及方法。
背景技术
岩石结构面是边坡工程、坝基工程、采矿工程中普遍存在的介质，岩体内部大量不连续面影响并决定岩体的物理力学性质，通过剪切试验来了解岩石结构面的力学及其变形特征，为各种岩体工程的设计及其建造提供重要的依据。
剪切强度试验分为非限制性强度剪切试验和限制性剪切强度试验。非限制性强度剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有正应力存在；限制性强度剪切试验在剪切面上除了剪应力外，还存在正应力。较为常用的为限制性强度剪切试验，由于施加法向压力的压板与岩石试样之间存在摩擦，因此所测剪切强度为岩石试样实际剪切强度与压板和试样之间摩擦力之和。
由于没有统一的剪切试验机的制造标准，出现了众多岩石结构面剪切装置，这些剪切装置普遍是沿用岩石剪切装置，同时，对实验装置的结构进行了改进，但是岩石结构面剪切与单纯的岩石剪切又存在不同之处，即岩石结构面在剪切过程中，岩石结构面试样不仅在剪切方向会产生相对滑动，而且在法线方向也会产生向上的位移，即剪胀位移。普通的岩石剪切试验装置由于施加剪力的压板和岩块表面直接接触，压板和岩块表面之间的摩擦力较大，岩块不能在压板表面自由移动，从而限制了结构面岩块的上下移动，得到的岩石结构面的剪胀位移量失真。因此，普通岩石剪切试验装置不适用于研究岩石结构面的剪胀特性。
传统的岩石结构面的剪切装置均为单向剪切装置，存在诸多的缺陷。一般限制岩石结构面的下盘岩块，即保持岩石结构面的下盘岩块不动，而对岩石结构面的上盘岩块的上表面施加法向压力，同时对上盘岩块的侧面施加剪切力，使岩石结构面上盘岩块在下盘岩块基底上发生相对的剪切变形，通过分析剪切力和剪切位移的关系，得到岩石结构面的抗剪强度和剪切力学特性。而岩体工程的失稳过程往往表现为岩石结构面上、下盘的同时运动，如地震作用下岩石结构面的错动滑移。研究岩石结构面上盘和下盘同时受剪时的力学特性需要研制岩石结构面双向剪切的试验装置。
此外，目前众多的实验均未涉及到不同温度条件下岩石剪切试验机的研制。岩石在不同温度条件下表现出不同的岩石力学性质，在不同温度条件下岩石结构面剪切必将呈现出不同的力学性质及剪张效应，故研究岩石剪切强度应考虑温度的影响是也是一项关键的技术。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提出了一种双向剪切的岩石结构面剪切装置，并且优选地提出包含加热***的剪切装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
1、双向剪切的岩石结构面剪切装置，用以实现双向剪切
   如图1所示， 一种双向剪切的岩石结构面剪切装置，包括试件***、压板***、加载***和数据采集***；其特征在于，所述压板***包括上、下、左、右四块压板，上压板10 和下压板22平行且正位设置，施加法向压力；左压板11与右压板23平行相对且错位设置，同时施加剪切力。
所述的试件***为岩石结构面试件，以岩石结构面21为界，分为岩石结构面上盘岩块33和岩石结构面下盘岩块32。
所述压板***包括上、下、左、右四块压板，上压板10与岩石结构面上盘岩块33的上表面平行相贴，左压板11与岩石结构面上盘岩块33的左表面平行相贴且下端与岩石结构面21齐平，下压板22与岩石结构面下盘岩块32的下表面平行相贴，右压板23与岩石结构面下盘岩块32的右表面平行相贴且上端与岩石结构面21齐平，所述上压板10与左压板11、下压板22与右压板23固定连接，各成7字形。
所述的加载***，包括法向压力加载装置、双向剪切力加载装置、及反力架，所述法向压力加载包括上压头8、凹球形压头40、加载活塞3、液压缸2及底座29，所述凹球形压头40与上压头8通过半球面配合相连，加载活塞3一端伸入液压缸2内，液压缸2固定于反力架1上端，所述底座29位于下压板22下方，并固定于反力架1下端的上表面；所述双向剪切力加载装置包括错位相对设置的左、右剪切力加载装置，左剪切力加载装置包括伺服电机Ⅰ 18、减速机Ⅰ 36、第一滚珠丝杠16、第一滚珠丝杠缸34及左压头14,实现从左至右施加剪切力，右剪切力加载装置包括伺服电机Ⅱ 30、减速机Ⅱ 38、第二滚珠丝杠28、第二滚珠丝杠缸13及右压头26，实现从右至左施加剪切力。
所述的数据采集***包括电脑控制器31及与其相连第一压力传感器4、第二压力传感器15、第三压力传感器27、第一位移引伸计LVDT  6、第二位移引伸计LVDT 7 。
    上述双向剪切的岩石结构面剪切装置包括辊组辅助***。所述的辊组***包括上压辊组9、下压辊组17、左压辊组12和右压辊组24。上压辊组9位于上压头8与上压板10之间，下压辊组17位于下压板22和底座29之间，左压辊组12位于左压头14与左压板11之间，右压辊组24位于右压头26与右压板23之间。左压辊组12极大地减少了左压头14与左压板11之间的摩擦，右压辊组24极大地减少了右压头26与右压板23之间的摩擦。岩石结构面上盘岩块33能够沿左压辊组12移动，从而能够准确地得到岩石结构面剪切过程中岩石结构面上盘岩块33的法向位移，即剪胀位移，上压辊组9极大地减少了上压头8与上压板10之间的摩擦，下压辊组17极大地减少了底座29与下压板22之间的摩擦，岩石结构面上盘岩块33、下盘岩块32能沿上压辊组9、下压辊组17左右移动。
2、附载加热***的双向剪切的岩石结构面剪切装置，用以实现温度控制的岩石结构面双向剪切
如图2所示，在前述方案的基础上，提出了优选的技术方案，所述的双向剪切的岩石结构面剪切装置，还包括加热***。所述的加热***包括位于上盘岩块和下盘岩块内部的加热孔及与加热孔匹配并中间带有加热棒的橡胶塞，所述橡胶塞通过钢条固定在上、下盘岩块表面。
上述岩石结构面剪切装置，所述数据采集***还包括与其相连的温度感应器，所述温度传感器位于岩石结构面上、下盘岩块上，准确获得岩石结构面上、下盘岩块各处的温度。具体地，数据采集***包括电脑控制器及与其相连第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一位移引伸计LVDT、第二位移引伸计LVDT  ；并设置加热棒及温度传感器。
如图2所示，含加热***的双向剪切的岩石结构面剪切装置的技术方案简单描述如下。一种岩石结构面剪切装置，包括试件***、加热***、压板***、加载***和数据采集***；所述试件***为岩石结构面试件，以岩石结构面为界，分为岩石结构面上盘岩块和岩石结构面下盘岩块；所述加热***包括位于岩石结构面上、下盘岩块内部的加热孔及与加热孔匹配并中间带有加热棒的橡胶塞，所述橡胶塞通过钢条固定在上、下盘岩块表面；所述压板***包括上、下、左、右四块压板，所述上压板与岩石结构面上盘岩块的上表面平行相贴，所述左压板与岩石结构面上盘岩块的左表面平行相贴且下端与岩石结构面齐平，所述下压板与岩石结构面下盘岩块的下表面平行相贴，所述右压板与岩石结构面下盘岩块的右表面平行相贴且上端与岩石结构面齐平，所述上压板与左压板、下压板与右压板固定连接，各成7字形；所述加载***包括法向压力加载、左剪切力加载和右剪切力加载及反力架，所述法向压力加载包括上压头、凹球形压头、加载活塞、液压缸及底座，所述凹球形压头与上压头通过半球面配合相连，加载活塞一端伸入液压缸内，液压缸固定于反力架上端，所述底座位于下压板下方，并固定于反力架下端的上表面；所述左剪切力加载包括伺服电机Ⅰ、减速机Ⅰ、第一滚珠丝杠、第一滚珠丝杠缸及左压头，所述左压头位于左压板左方，与第一滚珠丝杠缸相连，第一滚珠丝杠伸入第一滚珠丝杠缸内；所述右剪切力加载包括伺服电机Ⅱ、减速机Ⅱ、第二滚珠丝杠、第二滚珠丝杠缸及右压头，所述右压头位于右压板右方，与第二滚珠丝杠缸相连，第二滚珠丝杠伸入第二滚珠丝杠缸内；所述数据采集***包括电脑控制器及与其相连第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一位移引伸计LVDT、第二位移引伸计LVDT及加热棒，所述第一压力传感器位于加载活塞与凹球形压头之间，所述第二压力传感器位于左压头和第一滚珠丝杠缸之间，所述第三压力传感器位于右压头和第二滚珠丝杠缸之间，所述第一位移引伸计LVDT置于上压头左端上表面，所述第二位移引伸计LVDT置于上压头右端上表面，所述加热棒伸入加热孔底部。
3、双向剪切的岩石结构面剪切装置的应用方法
以包含加热***的双向剪切的岩石结构面剪切装置为例，进行说明。具体包括如下步骤：包括试件制作和加热、施加法向压力、施加剪切力和数据采集及分析。
（1）试件制作和加热：在矿山巷道工程现场选取岩石结构面岩块，将其切割成平行六面体试件，并在岩石结构面上、下盘岩块上各加工若干个加热孔，在其内注入优质耐高温硅油，并用带加热棒的橡胶塞密封加热孔，用钢条压紧橡胶塞，然后进行加热；
（2）施加法向压力：通过电脑控制器控制法向压力的大小，再通过液压缸的加载活塞给上压头提供相应的法向压力，进而传递给岩石结构面上盘岩块；
（3）施加剪切力：伺服电机Ⅰ和减速机Ⅰ带动第一滚珠丝杠缸沿滑道Ⅰ运动，左压头从左至右对岩石结构面上盘岩块施加剪切力，通过电脑控制器控制结构面上盘岩块的加载剪切位移速率，伺服电机Ⅱ和减速机Ⅱ带动第二滚珠丝杠缸沿滑道Ⅱ运动，右压头从右至左对结构面下盘岩块施加剪切力，通过电脑控制器控制下盘岩块的加载剪切位移速率；
（4）数据采集分析：通过第一位移引伸计LVDT及第二位移引伸计LVDT实时采集岩石结构面上盘岩块的法向剪胀位移，通过第二压力传感器、第三压力传感器实时采集岩石结构面上、下盘岩块的剪切力的大小，同时伺服电机Ⅰ、Ⅱ能反馈出上、下盘岩块的剪切位移，通过第一压力传感器实时控制岩石结构面岩块的法向压力，当第一压力传感器反馈出的压力值大于程序预设的压力值时,电脑控制器将指令加载活塞向液压缸内运动,直至第一压力传感器反馈出的压力值等于程序预设的压力值,反之当第一压力传感器反馈出的压力值小于程序预设的压力值时,电脑控制器将指令加载活塞向液压缸外运动,直至第一压力传感器反馈出的压力值等于程序预设的压力值。
上述岩石结构面剪切方法，步骤（1）的加热温度为50-150℃。
上述岩石结构面剪切方法，步骤（3）岩石结构面上、下盘岩块的加载剪切位移速率分别为0~0.01mm/s，且岩石结构面上、下盘岩块的加载剪切相对位移速率为0.01mm/s。
4、本发明的装置及方法的有益效果
本发明的有益效果在于：1）本发明设置双向加载装置，能对岩石结构面的上、下盘岩块同时施加剪切力得到双向剪切下岩石结构面的抗剪强度和剪切特性；2）本发明设置加热装置，能够获得不同温度条件下的岩石结构面剪切特性；3）本发明设置左右压辊组，允许岩石结构面的上、下盘岩块，通过压辊组自由上下移动，从而准确得到岩石结构面剪切过程中的剪胀位移。
附图说明
图1为双向剪切的岩石结构面剪切装置示意图。
图2为包含加热***的双向剪切的岩石结构面剪切装置结构示意图。
图3为本发明的加热***示意图。
图中：1、反力架，2、液压缸，3、加载活塞，4、第一压力传感器，5、橡胶塞，6、第一位移引伸计LVDT，7、第二位移引伸计LVDT，8、上压头 ，9、上压辊组，10、上压板，11、左压板，12、左压辊组，13、第二滚珠丝杠缸，14、左压头，15、第二压力传感器，16、第一滚珠丝杠，17、下压辊组，18、伺服电机Ⅰ，19、钢条，20、加热孔，21、岩石结构面，22、下压板，23、右压板，24、右压辊组，25、加热棒，26、右压头，27、第三压力传感器，28、第二滚珠丝杠，29、底座，30、伺服电机Ⅱ，31、电脑控制器, 32、岩石结构面下盘岩块，33、岩石结构面上盘岩块，34、第一滚珠丝杠缸, 35、温度传感器，36、减速机Ⅰ，37、滑道I，38、减速机Ⅱ、39、滑道Ⅱ，40、凹球形压头, 41、螺栓，42、优质耐高温硅油。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限于此。
如图1、2、3，本发明的岩石结构面剪切装置，包括试件***、加热***、压板***、辊组***、加载***和数据采集***。所述试件***为岩石结构面试件，以岩石结构面21为界，分为岩石结构面上盘岩块33和岩石结构面下盘岩块32；所述加热***包括位于岩石结构面上、下盘岩块的加热孔20及与加热孔匹配并中间带有加热棒25的橡胶塞5，所述橡胶塞5通过钢条19固定在岩石结构面上、下盘岩块表面；所述压板***包括上、下、左、右四块压板，所述上压板10与岩石结构面上盘岩块33的上表面平行相贴，所述左压板11与岩石结构面上盘岩块33的左表面平行相贴且下端与岩石结构面21齐平，下压板22与岩石结构面下盘岩块32的下表面平行相贴，右压板23与岩石结构面下盘岩块32的右表面平行相贴且上端与岩石结构面21齐平，所述上压板10与左压板11、下压板22与右压板23固定连接，各成7字形。所述加载***包括法向压力加载、左剪切力加载和右剪切力加载及反力架，所述法向压力加载包括上压头8、凹球形压头40、加载活塞3、液压缸2及底座29，所述凹球形压头40与上压头8通过半球面配合相连，加载活塞3一端伸入液压缸2内，液压缸2固定于反力架1上端，所述底座29位于下压板22下方，并固定于反力架1下端的上表面；所述左剪切力加载包括伺服电机Ⅰ18、减速机Ⅰ36、第一滚珠丝杠16、第一滚珠丝杠缸34及左压头14 , 伺服电机Ⅰ18和减速机Ⅰ36带动第一滚珠丝杠缸34沿滑道I 37运动，从而实现左压头14从左至右对岩石结构面上盘岩块33施加剪切力，所述右剪切力加载包括伺服电机Ⅱ30、减速机Ⅱ38、第二滚珠丝杠28、第二滚珠丝杠缸13及右压头26, 伺服电机Ⅱ 30和减速机Ⅱ38带动第二滚珠丝杠缸13沿滑道Ⅱ 39运动，从而实现右压头26从右至左对岩石结构面下盘岩块32施加剪切力；所述辊组***包括上压辊组9、下压辊组17、左压辊组12和右压辊组24，所述上压辊组9位于上压头8与上压板10之间，所述下压辊组17位于下压板22和底座29之间，所述左压辊组12位于左压头14与左压板11之间，所述右压辊组24位于右压头26与右压板23之间；所述数据采集***包括电脑控制器31及与其相连第一压力传感器4、第二压力传感器15、第三压力传感器27、第一位移引伸计LVDT 6、第二位移引伸计LVDT 7、加热棒25及温度传感器35，所述第一压力传感器4位于加载活塞3与凹球形压头40之间，所述第二压力传感器15位于左压头14和第一滚珠丝杠缸34之间，所述第三压力传感器27位于右压头26和第二滚珠丝杠缸13之间，所述第一位移引伸计LVDT 6位于上压头8左端上表面，所述第二位移引伸计LVDT 7位于上压头8右端上表面，所述加热棒25伸入加热孔20底部，所述温度传感器35位于岩石结构面上盘岩块33和岩石结构面下盘岩块32上。
下面列举实施例1~7来详细说明本发明的实施。其中实施例1~6为采用包含加热***的双向剪切的岩石结构面剪切装置的实施例，实施例7为不包含加热***的双向剪切的岩石结构面剪切装置的实施例。
实施例1
本发明的岩石结构面剪切方法，包括如下步骤：
（1）试件制作和加热：在矿山巷道工程现场选取包含岩石结构面的茅口灰岩上盘岩块和下盘岩块。将茅口灰岩岩石结构面上盘岩块和下盘岩块均切割成:长×宽×高=20cm×10cm×15cm的试件，在茅口灰岩岩石结构面上盘岩块33、下盘岩块32上各加工4个加热孔20，其深度为岩块试样厚度的2/3，然后在其内注入优质耐高温硅油42，用带有加热棒25的橡胶塞5密封加热孔20，用耐高温胶水将橡胶塞5和加热孔20粘接和密封,并用钢条19将橡胶塞5紧紧地堵住加热孔20，螺栓41将钢条19固定在岩石结构面上下盘岩块的表面，粘接和密封24h后，电脑控制器31 控制加热棒25的加热温度，将茅口灰岩岩石结构面上、下盘岩块的温度加热至50℃，加热5h后，通过岩石结构面上盘岩块33和下盘岩块32各处的温度传感器35获得上、下盘岩块的平均温度值为48.5℃。
（2）施加法向压力：通过电脑控制器31控制法向压力的大小为40KN，伺服***的液压缸2的加载活塞3给上压头 8提供法向压力40KN，上压头8通过上压辊组9和上压板10将法向压力40KN传递给岩石结构面上盘岩块33。
（4）施加剪切力：第一滚珠丝杠16带动左压头 14从左至右对岩石结构面上盘岩块33施加剪切力，通过电脑控制器31控制岩石结构面上盘岩块33的加载剪切位移速率为0.005mm/s；第二滚珠丝杠28带动右压头 26从右至左对岩石结构面下盘岩块32施加剪切力，通过电脑控制器31控制岩石结构面下盘岩块32的加载剪切位移速率为0.005mm/s。
（5）数据采集：通过第一位移引伸计LVDT 6，第二位移引伸计LVDT 7实时采集岩石结构面剪切过程中的岩石结构面上盘岩块33的法向剪胀位移，通过第二压力传感器15、第三压力传感器27采集实时岩石结构面上、下盘岩块的剪切力的大小，同时通过第一压力传感器4实时控制岩石结构面上盘岩块33的法向压力。
上述处理条件得到的茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为 4.26±0.82 MPa, 峰值剪胀位移为0.75±0.16mm。
实施例2
本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤（1）将茅口灰岩岩石结构面上、下盘岩块加热孔内的优质耐热硅油的温度加热至100℃，加热5h后，通过岩石结构面上盘岩块和下盘岩块各处的温度传感器获得上、下盘岩块的平均温度值为94.5℃。
上述处理条件得到的茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为     5.71±1.10 MPa, 峰值剪胀位移为1.03±0.27mm
实施例3
本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：骤（1）将茅口灰岩岩石结构面上、下盘岩块加热孔内的优质耐热硅油的温度加热至150℃，加热5h后，通过岩石结构面上盘岩块和下盘岩块各处的温度传感器获得上、下盘岩块的平均温度值为138.3℃。
上述处理条件得到的茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为     3.89±0.95 MPa, 峰值剪胀位移为1.36±0.35mm。
实施例4
本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤（3）通过电脑控制器31控制岩石结构面上盘岩块33的加载剪切位移速率为0.003mm/s，岩石结构面下盘岩块32的加载剪切位移速率为0.007 mm/s,岩石结构面上、下盘岩块的相对位移速率为0.01 mm/s。
上述处理条件得到的茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为     5.16±0.80 MPa, 峰值剪胀位移为0.85±0.21mm。
实施例5
本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤（3）通过电脑控制器31控制岩石结构面上盘岩块33的加载剪切位移速率为0.001mm/s，岩石结构面下盘岩块32的加载剪切位移速率为0.009 mm/s, 岩石结构面上、下盘岩块的相对位移速率为0.01 mm/s。
上述处理条件得到的茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为     6.34±1.27 MPa, 峰值剪胀位移为0.60±0.23mm。
实施例6
本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式，不同之处在于：步骤（3）通过电脑控制器31控制岩石结构面上盘岩块33的加载剪切位移速率为0.01mm/s，岩石结构面下盘岩块32静止固定, 岩石结构面上、下盘岩块的相对位移速率为0.01 mm/s。
上述处理条件得到的茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为          7.54 ±1.05MPa, 峰值剪胀位移为0.43±0.12 mm。
    实施例7
本实施例采用与实施例1基本相同的实施方式,不同之处在于采用附图1所示的剪切装置,在茅口灰岩岩石结构面上盘岩块和下盘岩块中不设置加热装置。在室温下，不设置加热***的条件下，当岩石结构面上、下盘岩块的双向加载剪切位移速率均为0.005mm/s，岩石结构面上、下盘岩块的相对位移速率为0.01 mm/s时，茅口灰岩岩石结构面剪切峰值强度为3.16 ±0.37MPa, 峰值剪胀位移为1.10±0.16 mm。
根据上述实施例可知，通过岩石结构面的双向剪切装置和方法，能够更加真实地研究和反映岩石结构面上、下盘岩块在同时剪切错动状态下的力学状态。特别是，模拟不同温度下岩石结构面力学性能的变化。

Claims (2)

1.一种岩石结构面剪切装置，其特征在于：包括试件***、压板***、加载***和数据采集***；其特征在于，所述压板***包括上、下、左、右四块压板，上压板（10） 和下压板（22）平行且正位相对设置，通过加载***施加法向压力；左压板（11）和右压板（23）平行相对且错位设置，通过加载***同时施加左右剪切力。
2.根据权利要求1所述的剪切装置，所述加载***包括法向压力加载装置、双向剪切力加载装置、及反力架，所述双向剪切力加载装置包括错位相对设置的左、右剪切力加载装置；左剪切力加载装置包括伺服电机Ⅰ（18）、减速机Ⅰ（36）、第一滚珠丝杠（16）、第一滚珠丝杠缸（34）及左压头（14）,实现从左至右施加剪切力，右剪切力加载装置包括伺服电机Ⅱ（30）、减速机Ⅱ（38）、第二滚珠丝杠（28）、第二滚珠丝杠缸（13）及右压头（26），实现从右至左施加剪切力。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104897459A (zh) * 2015-06-23 2015-09-09 北京航空航天大学 一种用于颗粒物质力学试验的多向加载***
CN105043900A (zh) * 2015-07-03 2015-11-11 合肥工业大学 湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置及测试方法
CN105334116A (zh) * 2015-10-28 2016-02-17 广东工业大学 一种固化土直剪仪
CN106092695A (zh) * 2016-08-05 2016-11-09 湖南科技大学 一种类岩石材料结构面制取并用于剪切测试的装置及方法
CN106290007A (zh) * 2016-09-28 2017-01-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种岩石拉伸及压缩双面剪切试验装置及方法
CN106769797A (zh) * 2017-03-28 2017-05-31 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种地质体结构面应力渗流耦合剪切流变***
CN107014671A (zh) * 2017-03-28 2017-08-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种剪切试验预紧力加载装置及加载方法
CN107328664A (zh) * 2017-06-28 2017-11-07 同济大学 一种用于岩石测试的自平衡浮动式剪切加载装置
CN108732026A (zh) * 2018-07-31 2018-11-02 湖南科技大学 一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置及试验方法
CN110018273A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 中国科学院化学研究所 一种用于钻石对顶砧的双向动态加载/卸载的装置和方法
CN112051148A (zh) * 2020-09-15 2020-12-08 燕山大学 一种多子断层***多尺度失稳过程的实验装置
CN112284931A (zh) * 2020-09-30 2021-01-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 多方向岩石往复剪切-温度耦合及声学测试方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106323768B (zh) * 2016-11-07 2018-10-23 东北大学 一种研究滑移型岩爆机理的双结构面直剪试验方法
CN107884287A (zh) * 2017-11-14 2018-04-06 郑州工程技术学院 一种岩土直剪试验装置及方法
CN108760623B (zh) * 2018-06-26 2019-12-06 中国地质大学（武汉） 实时高温条件下测试岩石节理基本摩擦角的装置和方法
CN110057681B (zh) * 2019-04-17 2021-06-22 辽宁工程技术大学 测定岩石ⅱ型断裂能和观测岩石表面速度场的装置和方法
CN110146371A (zh) * 2019-04-26 2019-08-20 山东科技大学 用于大尺寸岩石直剪试验的可加载加热保温套筒

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3795721B2 (ja) * 2000-01-19 2006-07-12 独立行政法人科学技術振興機構 小型自動繰り返し一面せん断試験装置
CN102435510A (zh) * 2011-12-12 2012-05-02 四川大学 组装式变尺寸直剪压缩仪
CN102735555A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 四川大学 岩石结构面剪切试验方法及其实施装置
CN102759486A (zh) * 2012-08-03 2012-10-31 中国科学院地质与地球物理研究所 一种岩体结构面冲击剪切仪
CN103323340A (zh) * 2013-06-24 2013-09-25 重庆交通大学 一种钢-砼接触界面力学特性测试装置及其方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102478473A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 天水红山试验机有限公司 一种微机控制电液伺服大型双向直剪仪
CN202083598U (zh) * 2011-03-29 2011-12-21 曾胜 一种干湿循环大型应变控制式直剪 装置
CN102607966B (zh) * 2012-03-30 2014-01-22 温州大学 循环荷载作用大型接触面特性直剪仪
CN102854069A (zh) * 2012-09-24 2013-01-02 中国能源建设集团广东省电力设计研究院 大型直剪仪
CN203191265U (zh) * 2013-03-25 2013-09-11 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院 一种实用于室内中型剪切试验的装置
CN203287266U (zh) * 2013-05-09 2013-11-13 深圳市工勘岩土工程有限公司 岩土直剪试验装置
CN203479644U (zh) * 2013-09-12 2014-03-12 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种现场室内两用可循环加载的中型直剪仪
CN103543069B (zh) * 2013-10-29 2015-06-10 中国科学院武汉岩土力学研究所 锚杆室内拉伸—剪切试验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3795721B2 (ja) * 2000-01-19 2006-07-12 独立行政法人科学技術振興機構 小型自動繰り返し一面せん断試験装置
CN102435510A (zh) * 2011-12-12 2012-05-02 四川大学 组装式变尺寸直剪压缩仪
CN102735555A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 四川大学 岩石结构面剪切试验方法及其实施装置
CN102759486A (zh) * 2012-08-03 2012-10-31 中国科学院地质与地球物理研究所 一种岩体结构面冲击剪切仪
CN103323340A (zh) * 2013-06-24 2013-09-25 重庆交通大学 一种钢-砼接触界面力学特性测试装置及其方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104897459B (zh) * 2015-06-23 2018-03-30 北京航空航天大学 一种用于颗粒物质力学试验的多向加载***
CN104897459A (zh) * 2015-06-23 2015-09-09 北京航空航天大学 一种用于颗粒物质力学试验的多向加载***
CN105043900A (zh) * 2015-07-03 2015-11-11 合肥工业大学 湿干交替作用下岩石抗剪强度测试装置及测试方法
CN105334116A (zh) * 2015-10-28 2016-02-17 广东工业大学 一种固化土直剪仪
CN105334116B (zh) * 2015-10-28 2018-06-19 广东工业大学 一种固化土直剪仪
CN106092695A (zh) * 2016-08-05 2016-11-09 湖南科技大学 一种类岩石材料结构面制取并用于剪切测试的装置及方法
CN106092695B (zh) * 2016-08-05 2018-12-28 湖南科技大学 一种类岩石材料结构面制取并用于剪切测试的装置及方法
CN106290007A (zh) * 2016-09-28 2017-01-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种岩石拉伸及压缩双面剪切试验装置及方法
CN107014671A (zh) * 2017-03-28 2017-08-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种剪切试验预紧力加载装置及加载方法
CN106769797A (zh) * 2017-03-28 2017-05-31 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种地质体结构面应力渗流耦合剪切流变***
CN107014671B (zh) * 2017-03-28 2019-10-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种剪切试验预紧力加载装置及加载方法
CN107328664A (zh) * 2017-06-28 2017-11-07 同济大学 一种用于岩石测试的自平衡浮动式剪切加载装置
CN110018273A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 中国科学院化学研究所 一种用于钻石对顶砧的双向动态加载/卸载的装置和方法
CN108732026A (zh) * 2018-07-31 2018-11-02 湖南科技大学 一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置及试验方法
CN112051148A (zh) * 2020-09-15 2020-12-08 燕山大学 一种多子断层***多尺度失稳过程的实验装置
CN112051148B (zh) * 2020-09-15 2021-08-31 燕山大学 一种多子断层***多尺度失稳过程的实验装置
CN112284931A (zh) * 2020-09-30 2021-01-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 多方向岩石往复剪切-温度耦合及声学测试方法

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