(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210753327.0 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 刘新荣　郭雪岩　刘瀚之　王克潇　 许彬　周小涵　王腾飞　娄西慧　 张明　 (74)专利代理 机构 昆明合众智 信知识产权事务 所 53113 专利代理师 杜安杰 (51)Int.Cl. G01N 3/26(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内 剪切装置及其方法 (57)摘要 本发明提供一种复杂条件下劣化破碎岩体 结构面室内剪切装置及其方法， 包括支架、 下剪 切盒、 上剪切盒、 柔性密封环、 剪切组件和法向加 压组件， 下剪切盒活动安装在支架上， 上剪切盒 与下剪切盒对接， 下剪切盒与上剪切盒的接口处 设有柔性密封环， 剪切组件包括液压缸、 连接环、 滑移架和推杆。 通过转动连接环， 使得推杆与液 压缸中心轴线平行或者呈锐角， 那么在液压缸动 作时就会推动连接环平移或者扭转， 进而下剪切 盒对试样进行直剪或者扭剪， 进一步的模拟实际 工况下试样所承受的力学状态， 使得实验数据更 加接近真实条件下岩石的状态。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115046867 A 2022.09.13 CN 115046867 A 1.一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切装置， 包括支架(1)、 下剪切盒(2)、 上 剪切盒(3)、 柔性密封环(4)、 剪切组件(5)和法向加压组件(6)， 所述下剪切盒(2)活动安装 在支架(1)上， 上剪切盒(3)与支架(1)固定连接并与下剪切盒(2)对接， 下剪切盒(2)与上剪 切盒(3)的接口处设有柔性密封环(4)， 所述法向加压组件(6)位于上剪切盒(3)上方， 其特 征在于： 所述剪切组件(5)包括液压缸(51)、 连接环(52)、 滑移架(53)和推杆(54)， 两个所述液 压缸(51)设置在下剪切盒(2)的两侧， 液压缸(51)的动力输出端配合安装有滑移架(53)， 其 中滑移架(53)在液压缸(51)的中心轴线 方向上形成移动副， 连接环(52)转动安装在下剪切 盒(2)上， 滑移架(53)上铰接有推杆(54)， 其中推杆(54)的另一端与连接环(52)铰接， 连接 环(52)和滑移架(53)上均设有限位部件， 限位部件用于限制连接环(52)转动和滑移架(53) 平移。 2.根据权利要求1所述的一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切装置， 其特征 在于： 所述剪切装置还包括扭剪组件(7)， 其中扭剪组件(7)在 使用时能够在下剪切盒(2)平 移过程中驱动下剪切盒(2)扭转。 3.根据权利要求2所述的一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切装置， 其特征 在于： 所述扭剪组件(7)包括摩擦环(71)和摩擦板(72)， 所述摩擦环(71)设置在下剪切盒 (2)的外圆面， 而摩 擦板(72)位于摩 擦环(71)的侧面， 其中摩擦板(72)能够远离或者靠近摩 擦环(71)， 当摩擦板(72)靠 近摩擦环(71)时能够与摩擦环(71)摩擦接触。 4.根据权利要求1所述的一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切装置， 其特征 在于： 所述限位部件包括设置在连接环(52)上螺纹孔内的限位螺栓 Ⅰ(521)和设置在滑移架 (53)上螺纹孔内的限位螺栓 Ⅱ(531)， 其中 限位螺栓 Ⅰ(521)的端部与下剪切盒(2)接触， 限 位螺栓Ⅱ(531)的端部与液压缸(51)接触。 5.根据权利要求1所述的一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切装置， 其特征 在于： 所述下剪切盒(2)的底部设有底板(21)， 其中底板(21)与支 架(1)的接触面设有钢珠。 6.一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1.根据现场破碎带实际地质特点， 由于破碎带内部颗粒尺寸较大， 取样异常困难， 因 此对破碎带不同部位进行测窗拍照， 确定五种不同粒径颗粒进行缩尺， 由此确定室内直剪 试验原样 岩石粒径大小； S2.根据现场水样检测结果， 确定该 水环境中PH值大小， 并配制 相应PH值的水样； S3.按所确定的破碎带最终级配骨干曲线将不同粒径大小的原样岩石进行配比， 并按 目标泡水时间进 行稀盐酸(酸性)及碳酸氢钠溶液(碱性)浸泡腐蚀， 模拟破碎带 受酸(碱)性 库水腐蚀 劣化情况； S4.将腐蚀后的破碎带岩石颗粒及结构面上下部岩样放入下剪切盒(2)和上剪切盒(3) 内， 下剪切盒(2)和上剪切盒(3)内部可充填不同酸碱度的水环 境， 通过剪切组件(5)进行剪 切试验或者由剪切组件(5)与扭剪组件(7)配合进行剪切试验。 7.根据权利要求6所述的一种复杂条件下劣化破碎岩体结构面室内剪切方法， 其特征 在于： 所述S4具体为， 转动 连接环(52)， 使得推杆(54)与液压缸(51)的中心轴线平行， 此时 两个液压缸(51)内其中一个液压缸(51)推动推杆(54)， 而另外一个拉动推杆(54)， 此时下 剪切盒(2)实现直剪， 当需要扭剪时， 转动连接环(52)， 使得推杆(54)与液压缸(51)的中心权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115046867 A 2轴线之间的夹角为锐角， 此时两个液压缸(51)均推动与其铰接的推杆(54)， 此时下剪切盒 (2)实现扭剪， 当需要直剪和扭剪同步进行时， 转动连接环(52)， 使得推杆(54)与液压缸 (51)的中心轴线平行， 并且移动摩擦板(72)， 使 得摩擦板(72)与摩 擦环(71)接触， 而后此时 两个液压缸(51)内其中一个液压缸(51)推动推杆(54)， 而另外一个拉动推杆(54)， 此时下 剪切盒(2)实现平移直剪， 那么摩擦板(72)与摩擦环(71)发生相对运动， 进而下剪切盒(2) 实现扭转， 最终达 到直剪和扭剪同步进行。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115046867 A 3