一種巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，包括底座，所述底座與多根拉桿底端連接，所述拉桿頂端穿過上支撐梁并與所述上支撐梁固定連接，所述底座上固定有用于支撐所述上支撐梁并可帶動所述上支撐梁在豎直方向移動的頂升機構(gòu)；所述上支撐梁底面和所述底座上分別固定有用于對試驗樣品施加豎直方向壓力的軸動器；所述上支撐梁頂端與吊裝裝置連接，所述吊裝裝置通過吊索與設(shè)置在所述上支撐梁底面上的軸動器和所述底座上的軸動器之間的水平加載支撐件連接；所述水平加載支撐件側(cè)面安裝有用于對試驗樣品施加水平方向壓力的加壓裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，占地面積小，可實現(xiàn)單軸、雙軸、三軸加載試驗，且試驗誤差小。
【專利說明】一種巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石試驗系統(tǒng)，特別是一種巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前已有的巖石試驗系統(tǒng)通常只能進行單軸試驗(見圖1)，或只能進行真三軸試驗，同時具備單軸、雙軸、多軸狀態(tài)力學(xué)性質(zhì)測試功能的試驗機并不常見。少數(shù)可實現(xiàn)多種工況力學(xué)性質(zhì)測試的試驗系統(tǒng)在進行單軸、雙軸試驗時，其單軸試驗部分和雙軸試驗部分裝置是分離的，操作復(fù)雜，且試驗誤差大，占地面積較大。為對比巖石各種賦存狀態(tài)對其力學(xué)性質(zhì)的影響，盡量消除試驗設(shè)備誤差，通過對儀器進行最簡便的操作，比如拆卸吊裝等，可簡便實現(xiàn)各類賦存工況力學(xué)性質(zhì)分析測試的試驗系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種操作簡單、占地面積小、可實現(xiàn)單軸、雙軸及三軸環(huán)境下的力學(xué)性質(zhì)試驗的巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，減小試驗設(shè)備誤差。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，包括底座，所述底座與多根拉桿底端連接，所述拉桿頂端穿過上支撐梁并與所述上支撐梁固定連接，所述底座上固定有用于支撐所述上支撐梁并可帶動所述上支撐梁在豎直方向移動的頂升機構(gòu)；所述上支撐梁底面和所述底座上分別固定有用于對試驗樣品施加豎直方向壓力的軸動器；所述上支撐梁頂端與吊裝裝置連接，所述吊裝裝置通過吊索與設(shè)置在所述上支撐梁底面上的軸動器和所述底座上的軸動器之間的水平加載支撐件連接；所述水平加載支撐件上開設(shè)有與試驗樣品大小匹配的通孔；所述拉桿穿過所述通孔；所述水平加載支撐件側(cè)面安裝有用于對試驗樣品施加水平方向壓力的加壓裝置。
[0005]所述水平加載支撐件為至少包括四條側(cè)邊的多邊形，所述多邊形內(nèi)側(cè)的孔與所述試驗樣品大小匹配；所述多邊形的側(cè)邊上開設(shè)有安裝孔，所述安裝孔內(nèi)安裝有用于對試驗樣品施加水平方向壓力的水平加載軸動器。該水平加載支撐件結(jié)構(gòu)簡單，將試驗樣品放置在多邊形孔內(nèi)，油缸對試驗樣品施加水平方向壓力，配合軸動器，即可實現(xiàn)真三軸試驗，操作簡單。
[0006]所述多邊形側(cè)邊安裝所述水平加載軸動器的位置高于該側(cè)邊其余部分，且該側(cè)邊位置較高的部分通過弧形曲面與所述較高位置兩側(cè)的側(cè)邊固定連接；弧形曲面可以防止應(yīng)力集中，保證水平加載支撐件的結(jié)構(gòu)強度。
[0007]所述多邊形為中心對稱的八邊形，所述八邊形的其中四條側(cè)邊上各安裝有一個所述水平加載軸動器，且該四條側(cè)邊互不相連；八邊形結(jié)構(gòu)制造簡單，具有較大的整體抗彎及抗扭剛度。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，占地面積小，對試件尺寸及規(guī)格無特殊要求，可實現(xiàn)單軸、雙軸、三軸加載試驗，且試驗誤差小?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]圖1為豎向加載框架主視圖；
圖2為本發(fā)明一實施例四立柱式可吊裝真三軸試驗加載系統(tǒng)主視圖；
圖3為豎向加載框架俯視圖；
圖4為水平加載支撐件立體結(jié)構(gòu)圖；
圖5為四立柱式可吊裝真三軸試驗加載系統(tǒng)俯視圖；
圖6為水平加載支撐件安裝有油缸的一條側(cè)邊的縱向截面圖；
圖7為圖6的A-A截面示意圖；
圖8為圖6的B-B截面示意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖2所示，本發(fā)明一實施例包括底座5，所述底座5與4根拉桿2底端連接，所述拉桿2頂端穿過上支撐梁3并與所述上支撐梁3固定連接，所述底座5上固定有用于支撐所述上支撐梁3并可帶動所述上支撐梁3在豎直方向移動的升降油缸I ;所述上支撐梁3底面上固定有用于對試驗樣品施加豎直方向向下的壓力的上軸動器6,所述底座5上固定有用于對試驗樣品施加豎直方向向上的壓力的下軸動器4;所述上支撐梁3頂端與吊裝裝置9連接，所述吊裝裝置9通過吊索10與設(shè)置在所述上支撐梁3底面上的上軸動器6和所述底座5上的下軸動器4之間的水平加載支撐件7連接。
[0011]如圖3所示，四根拉桿2穿過上支撐梁3，四個升降油缸I的活塞桿與上支撐梁下表面連接，用于支撐上支撐梁并帶動上支撐梁在豎直方向移動。
[0012]所述水平加載支撐件7上開設(shè)有與試驗樣品大小匹配的通孔16，通孔16尺寸大于所述上支撐梁3橫截面直徑；水水平加載支撐件7橫截面為中空的矩形框架，所述拉桿2穿過所述通孔16 ;所述水平加載支撐件7側(cè)面安裝有用于對試驗樣品施加水平方向壓力的水平加載軸動器。如圖4和圖6所示，所述水平加載支撐件7為中心對稱的八邊形框架，所述八邊形框架的其中四條側(cè)邊上各設(shè)有一個安裝孔17，安裝孔17內(nèi)安裝有一個所述水平加載軸動器8(安裝方式如圖7所示)，且該四條側(cè)邊互不相連；八邊形側(cè)邊安裝所述水平加載軸動器8的位置高于該側(cè)邊其余部分，且該側(cè)邊位置較高的部分通過弧形曲面11 (變截面)與所述較高位置兩側(cè)的側(cè)邊固定連接。本發(fā)明中，水平加載支撐件7提供XY雙向加載及支撐力，X向和Y向互相獨立，正交設(shè)置。
[0013]加卸載過程中，每個方向(X、Y、Z方向，Z方向為豎直加載方向，XY方向為水平加載方向)可以選擇不同控制方式(負(fù)荷、位移、變形)，并且可分步驟多段控制；可實現(xiàn)一向拉一向壓(Z方向拉伸，X或Y方向壓縮)、一向拉兩向壓(Z方向拉伸，X和Y方向壓縮)、一向拉一向剪(Z方向拉伸，X或Y方向剪切)復(fù)合實驗；可實現(xiàn)真三軸動靜組合加載。
[0014]本發(fā)明的系統(tǒng)可以由單軸動靜復(fù)合加載模式很方便的轉(zhuǎn)換為雙軸或真三軸動靜復(fù)合加載模式。在進行真三軸實驗前，通常先通過單軸壓縮實驗獲得試件的單軸抗壓強度、巖石平均彈性模量和平均泊松比。為了便于裝卸巖石試件和進行單軸實驗，可以將吊裝裝置固定到試驗機上部空間。巖石單軸試驗完成后，放下吊索和水平加載支撐件，按照預(yù)定的實驗方案進行真三軸的加載，模擬試驗樣品的實際受力狀態(tài)進行試驗測試。[0015]水平加載支撐件為焊接箱型結(jié)構(gòu)，中空矩形框架(圖8)截面為變截面設(shè)計(見圖
6)。如圖8所示，焊接箱形梁(中空矩形框架)由上翼緣板18、下翼緣板19、兩側(cè)各一塊腹板20連接組成，其整個截面均參與工作，具有較大的整體抗彎及抗扭剛度。而液壓缸設(shè)置處，無法實現(xiàn)箱形截面，且該處彎矩最大，在此處做截面加強來保證強度要求。為了防止應(yīng)力集中，在變截面處采用圓弧曲面過度(如圖6所示)。
[0016]本發(fā)明采用雙層聚四氟乙烯塑料薄膜作為減摩片，每次試驗前安裝在各軸動器加載壓盤與試驗樣品之間，消除真三軸試驗中各方向間的相互影響。
【權(quán)利要求】
1.一種巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，包括底座(5),所述底座(5)與多根拉桿(2)底端連接，所述拉桿(2 )頂端穿過上支撐梁(3 )并與所述上支撐梁(3 )固定連接，所述底座(5 )上固定有用于支撐所述上支撐梁(3)并可帶動所述上支撐梁(3)在豎直方向移動的頂升機構(gòu)；所述上支撐梁(3 )底面和所述底座(5 )上分別固定有用于對試驗樣品施加豎直方向壓力的軸動器；其特征在于，所述上支撐梁(3)頂端與吊裝裝置(9)連接，所述吊裝裝置(9)通過吊索(10)與設(shè)置在所述上支撐梁(3)底面上的軸動器和所述底座(5)上的軸動器之間的水平加載支撐件(7)連接；所述水平加載支撐件(2)上開設(shè)有與試驗樣品大小匹配的通孔(16);所述拉桿(2)穿過所述通孔(16);所述水平加載支撐件(7)側(cè)面安裝有用于對試驗樣品施加水平方向壓力的加壓裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，其特征在于，所述水平加載支撐件(7)為至少包括四條側(cè)邊的多邊形，所述多邊形內(nèi)側(cè)的通孔(16)與所述試驗樣品大小匹配；所述多邊形的側(cè)邊上開設(shè)有安裝孔(17)，所述安裝孔(17)內(nèi)安裝有用于對試驗樣品施加水平方向壓力的水平加載軸動器(8 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，其特征在于，所述多邊形側(cè)邊安裝所述水平加載軸動器(8)的位置高于該側(cè)邊其余部分，且該側(cè)邊位置較高的部分通過弧形曲面(11)與所述較高位置兩側(cè)的側(cè)邊固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖石真三軸試驗加載系統(tǒng)，其特征在于，所述多邊形為中心對稱的八邊形，所述八邊形的其中四條側(cè)邊上各安裝有一個所述水平加載軸動器(8)，且該四條側(cè)邊互不相連。
【文檔編號】G01N3/08GK103822830SQ201410089591
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】劉大安, 趙海斌, 牛晶蕊, 梅松華, 章杰, 陳建勝 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司, 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所