1.一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,包括:试验机,包括机架、试验台、轴向加载机构和切向加载机构,所述试验台、所述轴向加载机构及所述切向加载机构均设置于所述机架上;饱和剪切试件,放置于所述试验台上,所述饱和剪切试件包括岩石试件和混凝土试件,所述混凝土试件层叠于岩石试件上,且所述混凝土试件延伸超出所述岩石试件形成延伸部,所述岩石试件和所述混凝土试件均设有相互咬合的凸台;及剪切装置,包括约束装置及加载装置,所述约束装置用于将所述混凝土试件和所述岩石试件固定以约束剪切试验过程中的剪胀效应,所述加载装置安装于所述延伸部上,所述加载装置与所述机架连接以对所述延伸部提供拉力施加弯矩;其中,剪切试验中,所述轴向加载机构对所述饱和剪切试件施加轴向偏心压力,所述切向加载机构用于对所述岩石试件施加切向剪切位移;所述约束装置包括第一连接板、第二连接板、滚动体、底板及第一连接螺栓,所述第一连接板贴合所述混凝土试件的顶面,所述第二连接板贴合所述岩石试件的底面,所述第二连接板承载于所述底板上,所述滚动体安装于所述第二连接板和所述底板之间,所述第一连接螺栓连接所述第一连接板和所述底板。
2.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,所述加载装置包括第一安装板、第二安装板、第二连接螺栓及拉力计,所述第一安装板贴合所述延伸部的顶面,所述第二安装板贴合所述延伸部的底面,所述第二连接螺栓连接所述第一安装板和所述第二安装板,所述拉力计连接所述第一安装板,且所述拉力计与所述机架连接。
3.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,还包括试件浇筑模具,所述试件浇筑模具具有岩石试件腔体及混凝土试件腔体。
4.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,还包括饱水装置,所述饱水装置用于使剪切试件充分饱水形成饱和剪切试件,以模拟现实中抗浮牛腿所处的水文状态。
5.根据权利要求1所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,还包括监测系统和数据采集系统,所述监测系统用于监测试验过程中所述饱和剪切试件的裂隙产生与扩展规律及试件破坏演化过程,所述数据采集系统用于采集试验过程中所述饱和剪切试件的剪应力应变曲线、最大剪切强度和最大剪切位移。
6.根据权利要求5所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,所述监测系统包括数码相机、数值散斑仪及声发射传感器,所述数值散斑仪与所述数码相机分别于所述饱和剪切试件相对的两侧,所述声发射传感器与所述饱和剪切试件连接,所述数据采集系统包括多通道智能数据采集仪和计算机,所述多通道智能数据采集仪分别与所述试验机和所述计算机连接。
7.一种岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,采用如权利要求1-6任意一项所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验装置,其特征在于,包括以下步骤:将约束装置安装到饱和剪切试件上,然后将加载装置安装到延伸部上;将饱和剪切试件放置到试验台上,通过轴向加载机构对饱和剪切试件施加轴向偏心压力,调整所述加载装置对所述延伸部的拉力达到预设值;通过切向加载机构对饱和剪切试件的岩石试件施加切向位移,进行剪切直至所述饱和剪切试件被剪坏。
8.根据权利要求7所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,所述将约束装置安装到饱和剪切试件上,然后将加载装置安装到延伸部上的步骤之前还包括:制作模拟岩石基坑抗浮牛腿的剪切试件;将所述剪切试件充分饱水,制作成饱和剪切试件。
9.根据权利要求8所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,所述制作模拟岩石基坑抗浮牛腿的剪切试件的步骤具体为:根据实际抗浮牛腿尺寸与缩放比尺,对采集的岩块进行切割打磨,加工出岩石试件;将所述岩石试件放入试件浇筑模具的岩石试件腔体中;在混凝土试件腔体的侧壁涂抹脱模剂,然后浇筑混凝土,确保混凝土与所述岩石试件之间的界面粘结有效;养护至混凝土达到标准强度后脱模制成剪切试件。
10.根据权利要求8所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,所述将所述剪切试件充分饱水,制作成饱和剪切试件的步骤具体为:将剪切试件用胶带缠紧固定,放入饱和缸中;将抽气机与饱和缸连接,并启动真空泵,达到真空饱和条件后注水强制饱和,成为饱和剪切试件;取出所述饱和剪切试件,擦干所述饱和剪切试件的表面,先在其侧面均匀喷涂白漆,然后喷洒黑点,作为数值散斑测点。
11.根据权利要求7所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,所述将约束装置安装到饱和剪切试件上,然后将加载装置安装到延伸部上的步骤具体为:将第一连接板贴合在混凝土试件的顶面,将第二连接板贴合到岩石试件的底面;在第二连接板的底面安装滚动体,并将滚动体承载在底板上,采用第一连接螺栓连接所述第一连接板和所述底板;将第一安装板贴合延伸部的顶面,将第二安装板贴合延伸部的底面,采用第二连接螺栓连接第一安装板和第二安装板,将拉力计与第一安装板连接。
12.根据权利要求11所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,所述将饱和剪切试件放置到试验台上,通过轴向加载机构对饱和剪切试件施加轴向偏心压力,调整所述加载装置对所述延伸部的拉力达到预设值的步骤具体为:将饱和剪切试件放置于试验台上,底板与所述试验台接触,轴向加载机构对准所述第一连接板,将拉力计的上端与机架上的吊环连接;控制轴向加载机构以恒定速率顶压所述第一连接板,观测所述轴向加载机构反馈的压力,直至达到预设值;上紧第一连接螺栓,确保所述饱和剪切试件在剪切过程中不发生竖向膨胀;通过上紧拉力计内部的弹簧,为所述加载装置提供拉力,待拉力达到预设值后,停止加载。
13.根据权利要求7所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,还包括以下步骤:监测系统监测试验过程中饱和剪切试件的裂隙出现位置、裂隙扩展规律和试件变形规律,数据采集系统采集试验过程中所述饱和剪切试件的剪应力、剪应变、剪切强度和剪切位移指标。
14.根据权利要求13所述的岩石基坑抗浮牛腿剪切试验方法,其特征在于,通过切向加载机构对饱和剪切试件的岩石试件施加切向位移,进行剪切直至所述饱和剪切试件被剪坏的步骤之前还包括:将数值散斑仪、数码相机对准所述饱和剪切试件,打开仪器并调整参数;将声发射传感器与所述饱和剪切试件连接;将多通道智能数据采集仪分别连接试验机和计算机,打开仪器并调整好参数。