一种岩石修复面的剪切试验装置

1.本实用新型涉及岩石修复技术领域，具体涉及一种岩石修复面的剪切试验装置。


背景技术：

2.地下工程在建设或者服役过程中，由于岩石本身的强度、地质环境等方面的因素，围岩不可避免的出现不同程度的损害，造成工程的安全性降低。采用灌浆的手段对破裂围岩进行修复是常见的措施，但是目前对于修复效果的定量评价有限，尤其是试验方法单一，试验过程复杂，特别是对岩石不同修复厚度的剪切效果的评价更为鲜见。
3.目前主要有直剪试验、三轴压缩试验对修复岩石的抗剪强度进行研究，但是试验过程复杂，不适于对不同修复厚度的研究。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种岩石修复面的剪切试验装置，其目的是解决目前主要有直剪试验、三轴压缩试验对修复岩石的抗剪强度进行研究，但是试验过程复杂，不适于对修复厚度的研究的问题。
5.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.提供一种岩石修复面的剪切试验装置，其包括设有基石槽的固定块、安装在基石槽中的岩样、基石槽侧面与岩样侧面之间分别设有橡胶垫、注射器、用于给岩样提供正压力的压力设备和与压力设备连接的数据收集设备；橡胶垫上设置有其顶部和两侧均贯穿的“u”形槽，基石槽内放置有用于支撑岩样的支撑器。
7.本实用新型的有益效果为：在本方案中，固定块中设置的基石槽、橡胶垫设置的“u”形槽和注射器用于修复岩样；压力设备和数据收集设备用于检测岩样修复后的效果；当破坏岩样的正压力越大，说明岩样修复越牢固，也就是修复面的强度大。相对于现有的直剪试验和三轴压缩试验，本装置结构简单，还可以用于研究岩样修复。
8.进一步，固定块的材质为岩石体。
9.进一步，支撑器包括顶板、底板和连接通道，
10.底板顶面固定连接有支撑筒，顶板底面固定连接有与支撑筒配合使用的支撑柱，支撑柱上固定有档杆，支撑筒沿轴线方向上开有第一通槽、第二通槽和第三通槽，第一通槽与第二通槽、第二通槽与第三通槽之间均通过连接通道连通；支撑柱滑动设置在支撑筒中，支撑柱与支撑筒之间设有弹簧，弹簧与支撑筒之间转动设置。
11.进一步，第一通槽的底面与第二通槽的底面、第二通槽的底面与第三通槽的底面之间存在相同的高度差。
12.进一步，注射器包括量筒、活动设置在量筒中的推动器、设置在量筒端部的出液口和可拆卸连接在出液口上的注射头；
13.注射头包括连接筒和连通设置在连接筒上的出口管，出口管上设有阀体和波纹管。
14.阀体设置在靠近连接筒一侧，波纹管远离连接筒一侧。
15.波纹管的伸缩方向与出口管的轴线方向相同。
16.两个出口管对称连通设置在连接筒上。
17.连接筒远离出口管一侧设有内螺纹，注射头上设有与内螺纹配合的外螺纹。
18.除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型提供所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
19.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
20.图1为本实用新型中一种岩石修复面的剪切试验装置的结构示意图。
21.图2为本实用新型中一种岩石修复面的剪切试验装置的俯视图。
22.图3为橡胶垫的结构示意图。
23.图4为支撑器的结构示意图。
24.图5为支撑器的剖视图。
25.图6为支撑筒的展开视图。
26.图7为注射器的结构示意图。
27.其中：1、岩样；2、橡胶垫；3、固定块；4、注射器；401、推动器；402、量筒；403、出液口；404、连接筒；405、波纹管；406、出口管；407、阀体；5、浆液；6、压力设备；7、数据收集设备；8、基石槽；9、支撑器；901、顶板；902、支撑柱；903、档杆；904、第一通槽；905、支撑筒；906、底板； 907、连接通道；908、第二通槽；909、弹簧；910、第三通槽。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。
29.请参考图1-图3，本实用新型提供一种岩石修复面的剪切试验装置，其包括设有基石槽8的固定块3、安装在基石槽8中的岩样1、基石槽8侧面与岩样1侧面之间分别设有橡胶垫2、注射器4、用于给岩样1提供正压力的压力设备6和与压力设备6连接的数据收集设备7；橡胶垫2上设置有其顶部和两侧均贯穿的“u”形槽，基石槽8内放置有用于支撑岩样1的支撑器9。
30.在本方案中，固定块3中设置的基石槽8、橡胶垫2设置的“u”形槽和注射器4用于修复岩样1；压力设备6和数据收集设备7用于检测岩样1修复后的效果；当破坏岩样1的正压力越大，说明岩样1修复越牢固，也就是修复面的强度大。相对于现有的直剪试验和三轴压缩试验，本装置结构简单，还可以用于研究岩样1修复。
31.在本方案中，根据橡胶垫2的厚度，可以给岩样1修复不同厚度的修复面，并且操作简单，本方案可以将正压力转化为剪切力。两个橡胶垫2分别嵌于岩样1和基石槽8的侧壁之间，橡胶垫2凝固的浆液，用于连接岩样1和基石槽 8；其中橡胶垫2设置“u”形槽，用于盛放浆液；橡胶垫2紧贴在岩样1与基石槽8的侧面之间，主要是防止浆液从橡胶垫2两侧以及底部渗漏，便于浆液凝固在岩样1与基石槽8之间。橡胶垫2可以是一次性使用；橡胶垫2结实可靠和密封性好。
32.固定块3与岩样1材质相同，固定块3能提供较高的强度。注射器4储存足够的浆液5，针头确保注浆过程流畅，便于向橡胶垫2内注浆。选择流动性较好和粘结性较好的浆液5；浆液5可以分散到整个橡胶垫2内，排尽气体，使浆液5通过浆液5槽修复到岩样1上，确保试验可靠性。岩样底面1与基石槽8的内顶面之间存在间隙，便于压力设备6向下破坏修复的岩样；压力设备 6作用下，使浆液5凝固修复面破裂，可以得出浆液5修复面的修复强度。支撑器9起到支撑岩样1的作用，防止岩样相对基石槽8相对滑动，损坏橡胶垫 2。
33.具体的岩样1的长宽高可以分别为60mm、50mm、50mm；固定块3尺寸长宽高分别为130mm，100mm、50mm，基石槽8的内壁与岩样1之间的修复厚度(也就是橡胶垫2的厚度)可以为1mm、2mm、3mm
……
；“u”形槽距离两侧边为5mm；注射器4，容量可以为100ml。
34.如图4所示，支撑器9包括顶板901、底板906和连接通道907；底板906 顶面中部焊接有支撑筒905，顶板901底面中部焊接有可与支撑筒905配合使用的支撑柱902，支撑柱902上垂直焊接有档杆903，支撑筒905沿轴线方向上开有第一通槽904、第二通槽908和第三通槽910，第一通槽904与第二通槽908、第二通槽908与第三通槽910之间均通过连接通道907连通；支撑柱 902滑动设置在支撑筒905中，支撑柱902与支撑筒905之间设有弹簧909，弹簧909与支撑筒905之间转动设置。第一通槽904的底面与第二通槽908的底面、第二通槽908的底面与第三通槽910的底面之间存在相同的高度差。
35.其中，第一通槽904、第二通槽908和第三通槽910可以参考图4、5和6，第一通槽904贯穿设置在支撑筒905顶部，第一通槽904的底部可以位于支撑筒905的三分之一处，第一通槽904的底部可以位于支撑筒905的三分之二处，第三通槽910的底部可以位于支撑筒905的底部；第一通槽904、第二通槽908 和第三通槽910两两之间的夹角为120度；第一通槽904通过水平的连接通道907与第二通槽908连通，第二通槽908通过水平的连接通道907与第三通槽 910连通；弹簧909的顶端可以与支撑柱902的顶部焊接在一起，底部放在支撑筒905内部，支撑柱902的直径略小于支撑筒905的孔径。档杆903的直径略小于第一通槽904、第二通槽908、第三通槽910和连接通道907的宽度。
36.支撑器9的使用方法：在使用时，可以将档杆903放在第一通槽904或第二通槽908，然后将底板906放在基石槽8的顶面上，然后岩石1放在顶板901 上，并在岩石与基石槽8之间放入橡胶垫2。在拆卸时，转动档杆903通过连接通道907，使档杆903位于第二通槽908或第三通槽910中，也就是调低支撑器9的高度，可以将支撑器9从岩样1与基石槽8中取下来。
37.参考图7，注射器包括量筒402、活动设置在量筒402中的推动器401、设置在量筒402端部的出液口403和可拆卸连接在出液口403上的注射头；注射头包括连接筒404和对称连通设置在连接筒404上的出口管406，出口管406 上设有阀体407和波纹管405；阀体407设置在靠近连接筒404一侧，波纹管 405远离连接筒404一侧；波纹管405的伸缩方向与出口管406的轴线方向相同。
38.可拆卸连接在出液口403上的注射头，优选连接筒404远离出口管406一侧设有内螺纹，出液口403上设有与内螺纹配合的外螺纹。
39.注射器4的使用方法：参考图7，取下注射头，吸取一定量的浆液5，将注射头拧在出液口403上，通过调节波纹管405的长度，使出口管406的管口位于橡胶垫的上方，通过推动推动器401使浆液5从两个出口管406流入到橡胶垫2中。
40.参考图7，设置的量筒402可以量取浆液5。推动器401为现有技术。设置的阀体407，可以控制两个出口管406的浆液5流速，使两个橡胶垫2都能一起注满浆液5。设置的波纹管405可以使出口管406位于橡胶垫2的上方，便于注浆液5。波纹管405的材质优选透明硅胶，在清洗时，方便观察并清洗干净。需要注意的是，在每次清洗完需要清洗注射器，保证下次使用不会出现堵塞的情况。连接筒404和出口管406可以胶粘或热熔的方式固定连通；波纹管405和阀体407可以胶粘或热熔方式固定在出口管406上。
41.本方案的工作原理为：将支撑器9放在基石槽8中，然后将岩样放在位于基石槽8中的支撑器9上，并在岩样1与基石槽的侧面之间安装上橡胶垫2，采用注射器4吸取浆液5，向“u”形槽中注射浆液5，放置在特定环境下至浆液凝固，取下支撑器9和橡胶垫2，将正压力设备6作用在岩样1的上部，缓慢施加正压力，通过观察岩样1修复面，当修复面破裂时刻，此时施加的正压力为岩样1修复面的最大荷载，可以得出这种浆液5作为岩样1修复面的强度。当然也可以采用不同的浆液5，重复实验，可以得出，那种浆液5做为岩样1 修复面最好，强度最大。
42.至此已完成对本方案提供的岩石修复面的剪切试验装置的详细描写，下面接着对采用剪切试验装置进行实验的方法进行描述。
43.本方案的岩石修复面的剪切试验装置的实验方法，包括以下的步骤：
44.s1、除灰、清洗和打磨岩样1；
45.s2、清洗和打磨基石槽8的槽面；
46.s3、将两个支撑器9调节相同高度后安装在基石槽8中；
47.岩样1放置在位于基石槽8中的支撑器9上，并在岩样1与基石槽8的侧面之间安装合适的橡胶垫2；
48.s4、注射器4吸取浆液5，向橡胶垫2的“u”形槽内缓慢注射浆液5；
49.s5、放置在预设环境中养护一定的预设时间，修复的浆液5凝固后取出；
50.s6、取下支撑器9，拆下橡胶垫2；
51.s7、在岩样1顶面安装压力设备6，压力设备6在岩样1的上表面施加正压力，数据收集设备7记录位移-正压力的曲线，处理得到位移-剪切力的曲线，从而得到岩样1粘结效果。
52.压力设备6和数据收集设备7以及其使用方法和测试方法均为现有技术，本领域技术人员可以查到并使用的技术，本方案中不做叙述。
53.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。