巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，由孔內(nèi)液壓加卸器組、端面蓋板、充填鍵、液壓管路、電液伺服加卸荷系統(tǒng)、控制主機組成；孔內(nèi)液壓加卸荷器組由多個孔內(nèi)液壓加卸荷器上下依次排列而成；孔內(nèi)液壓加卸荷器包括液壓囊、囊襯、囊撐、囊栓管和密緊螺母；端面蓋板用于傳遞軸壓，其中心位置開設(shè)臺階型管槽，管槽與巖樣端面間空隙由充填鍵進行填充。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、各功能獨立協(xié)同，通過調(diào)節(jié)不同的圍壓、軸壓、分段內(nèi)壓的加載組合，便可在巖樣內(nèi)形成復(fù)雜的高應(yīng)力場，通過控制主機可變換分段卸荷時間間隔、分段卸荷順序、段內(nèi)卸荷應(yīng)力路徑等參數(shù)，從而研究復(fù)雜應(yīng)力場下巖石的孔內(nèi)分段卸荷響應(yīng)特性。
【專利說明】
巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)巖石力學(xué)試驗裝置，具體是涉及一種可實現(xiàn)高應(yīng)力巖石孔內(nèi)多段分步驟加卸荷的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟發(fā)展對礦產(chǎn)資源需求量與地層淺部資源儲量間的矛盾化現(xiàn)象日益突出，為了實現(xiàn)國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，采礦業(yè)這一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)將轉(zhuǎn)向地層深部，深部開采將是礦山開采的必然趨勢和未來長期面臨的現(xiàn)狀。深部開采實踐中出現(xiàn)了一些用現(xiàn)有理論無法合理解釋、嚴重影響深部工程施工和資源高效回收的災(zāi)害現(xiàn)象，例如擠壓大變形、巖爆、分區(qū)破裂、板裂等。這些災(zāi)害與深部高地應(yīng)力環(huán)境下開挖卸荷擾動巖體中的能量轉(zhuǎn)移和釋放密切相關(guān)。然而由于目前缺乏對深部高應(yīng)力巖體開挖卸荷過程中圍巖應(yīng)力、應(yīng)變、破裂以及伴隨的能量轉(zhuǎn)移等響應(yīng)過程的透徹認識，致使這些災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展機理、防控機制、災(zāi)能轉(zhuǎn)化利用的可行性等還比較模糊不清。
[0003]已有研究發(fā)現(xiàn)深部高應(yīng)力巖體的開挖卸荷響應(yīng)主要表現(xiàn)在高地應(yīng)力條件伴隨開挖過程在圍巖中產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)力釋放，從而產(chǎn)生圍巖松動區(qū)及其動態(tài)發(fā)展。在特定的巖層條件和開挖斷面幾何特性下，該過程受到開挖工程所處地應(yīng)力環(huán)境、開挖過程、開挖方法以及開挖范圍的影響。地應(yīng)力環(huán)境決定開挖圍巖中應(yīng)力集中和應(yīng)力釋放程度，開挖過程和開挖方法影響應(yīng)力集中和應(yīng)力釋放發(fā)生過程的速度，而開挖范圍的進展引導(dǎo)著圍巖松動區(qū)的動態(tài)發(fā)展。因此，物理模擬深部高應(yīng)力巖體伴隨動態(tài)開挖而產(chǎn)生的圍巖響應(yīng)過程，開展高應(yīng)力(對應(yīng)深部高地應(yīng)力環(huán)境)巖石孔內(nèi)分段卸荷試驗，研究巖石在孔內(nèi)多段分步驟卸荷(對應(yīng)開挖范圍)和段內(nèi)多樣應(yīng)力路徑卸荷(對應(yīng)開挖方法及開挖過程)條件下的變形、破裂、破壞等響應(yīng)特性，對理解深部巖體開挖破壞機理、提出防控機制、災(zāi)能轉(zhuǎn)化利用等具有重要的科學(xué)及工程價值。
[0004]目前，可以進行多樣應(yīng)力路徑卸荷試驗的巖石室內(nèi)試驗裝置主要是巖石材料試驗機，特別是巖石三軸試驗機。巖石常規(guī)三軸試驗機可進行圓柱型巖樣的壁面圍壓和端面軸壓獨立多應(yīng)力路徑加卸荷，而巖石真三軸試驗機可實現(xiàn)方塊型巖樣三個方向端面壓力的不同應(yīng)力路徑加卸荷，能夠用來物理模擬開挖工程圍巖中局部巖塊的力學(xué)過程，但目前的巖石材料試驗機不能實現(xiàn)巖石孔內(nèi)分段和多樣應(yīng)力路徑加卸荷，不能模擬開挖圍巖整體的卸荷響應(yīng)過程，更不能進行與隧道和地下空間工程開挖過程相類似的復(fù)雜應(yīng)力場下巖石孔內(nèi)分段卸荷試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能實現(xiàn)巖石孔內(nèi)分段加載、多段分步驟卸荷和段內(nèi)多樣應(yīng)力路徑卸荷，能夠進行高應(yīng)力巖石動態(tài)開挖卸荷試驗的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，包括孔內(nèi)液壓加卸器組、端面蓋板、充填鍵、液壓管路、電液伺服加卸荷系統(tǒng)和控制主機，所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器組是由多個沿巖樣中心孔洞依次排列的孔內(nèi)液壓加卸荷器組成的多行單列組陣;每個所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器的結(jié)構(gòu)是:液壓囊設(shè)置在囊撐上，囊栓管連接在所述的液壓囊上，囊撐的中心為用于所述的囊栓管和所述的液壓管路通過的通道;所述端面蓋板的中心位置開有供所述的液壓管路通過的臺階型管槽;所述的臺階型管槽與巖樣端面間空隙由所述的充填鍵進行填充;每個所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器的所述的囊栓管通過所述的液壓管路連接有一個所述的電液伺服加卸荷系統(tǒng)，所述的電液伺服加卸荷系統(tǒng)與所述的控制主機通信連接。
[0007]在所述的液壓囊與所述的囊撐之間設(shè)有囊襯。
[0008]所述的囊栓管采用密緊螺母連接在所述的液壓囊上。
[0009]所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器組包括上位孔內(nèi)液壓加卸荷器、中位孔內(nèi)液壓加卸荷器和下位孔內(nèi)液壓加卸荷器，所述的電液伺服加卸荷系統(tǒng)包括分別與所述的上位孔內(nèi)液壓加卸荷器、中位孔內(nèi)液壓加卸荷器和下位孔內(nèi)液壓加卸荷器通過所述的液壓管路連接的上位電液伺服加卸荷系統(tǒng)、中位電液伺服加卸荷系統(tǒng)和下位電液伺服加卸荷系統(tǒng)。
[0010]所述的液壓囊呈閉合的環(huán)筒形，由具有柔韌性和氣密性的內(nèi)外兩個環(huán)筒面和兩端的兩個半圓環(huán)面圍成一個液壓腔。
[0011]所述的囊襯具有未閉合段，未閉合段用于放置所述的液壓囊;所述的囊襯兩端的兩個半圓環(huán)面壓合在所述的液壓囊和所述的囊撐之間。
[0012]所述的囊撐具有未閉合段，未閉合段為所述的液壓囊和所述的囊襯的膨脹提供空間。
[0013]采用上述技術(shù)方案的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，孔內(nèi)液壓加卸荷器組是由多個沿巖樣中心孔洞依次排列的孔內(nèi)液壓加卸荷器組成的多行單列組陣;孔內(nèi)液壓加卸荷器主要包括用于將腔內(nèi)液壓均勻作用于巖樣孔洞內(nèi)壁的液壓囊、用于保護液壓囊防止其被巖石碎肩損傷和防止液壓囊在高壓力下從預(yù)留的允許孔壁收縮的變形間隙中擠出的囊襯、用于限制液壓囊在徑向向孔洞中心和在軸向膨脹而使液壓囊腔內(nèi)液壓能夠均勻作用于巖樣孔洞內(nèi)壁的囊撐、用于將電液伺服加卸荷系統(tǒng)內(nèi)的液壓油導(dǎo)流到液壓囊內(nèi)的囊栓管、以及用于將囊栓管與液壓囊緊密連接的密緊螺母;所述孔內(nèi)液壓加卸荷器呈圓筒狀，中間含有用于囊栓管和液壓管路通過的通道。
[0014]端面蓋板用于將巖石三軸試驗機的軸壓傳遞到巖樣端面，其中心位置開有供液壓管路通過的臺階型管槽;管槽與巖樣端面間空隙由充填鍵進行填充;并且充填鍵也用來保證端面蓋板與巖樣端面充分接觸，從而使軸壓能夠被均勻作用于巖樣端面。
[0015]相對于巖石常規(guī)三軸試驗機和真三軸試驗機分別所需要的方塊型巖樣和圓柱型巖樣，所述端面蓋板需要分別加工成方形和圓形。
[0016]為了實現(xiàn)巖石孔內(nèi)獨立分段加卸荷，所述電液伺服加卸荷系統(tǒng)的數(shù)量、管路條數(shù)與孔內(nèi)液壓加卸荷器組內(nèi)加卸荷器的數(shù)量相等，以孔內(nèi)液壓加卸荷器組內(nèi)的上、中、下三個孔內(nèi)液壓加卸荷器為例，電液伺服加卸荷系統(tǒng)也有上、中、下三個系統(tǒng)組成，分別對相應(yīng)的孔內(nèi)液壓加卸荷器進行獨立的加卸荷，從而保證巖石孔內(nèi)壁面能夠?qū)崿F(xiàn)分段加卸載。
[0017]所述控制主機與各個電液伺服加卸荷系統(tǒng)連接，用于對巖石孔內(nèi)分段卸荷裝置的輸出壓力、加載速率、卸荷速率進行動態(tài)實時監(jiān)測和調(diào)控，從而實現(xiàn)巖石孔內(nèi)分段加載、多段分步驟卸荷和段內(nèi)多樣(線性和非線性)應(yīng)力路徑卸荷。
[0018]進一步，所述巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置與巖樣裝配好后放置到巖石常規(guī)三軸或者真三軸試驗機的加載腔內(nèi)進行軸壓、圍壓和內(nèi)壓耦合壓力下高應(yīng)力巖石的孔內(nèi)分段卸荷響應(yīng)特性試驗。
[0019]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置具有以下優(yōu)點:
[0020]⑴、密封性好
[0021]該裝置通過液壓囊將電液伺服系統(tǒng)內(nèi)的液壓作用在巖樣中心圓柱型孔洞的內(nèi)壁上，液壓囊本身具有很好的氣密性，同時液壓囊可使液壓介質(zhì)與巖樣隔離，可避免液壓介質(zhì)侵入巖石孔隙或者微裂隙內(nèi)而影響巖石力學(xué)特性，防止液壓介質(zhì)從巖樣滲出，整個裝置密封性好。
[0022]⑵、適應(yīng)性強
[0023]該裝置只要將端面蓋板相應(yīng)于圓柱型巖樣和方塊巖樣分別加工成圓形和方形，便可分別適用于巖石常規(guī)三軸試驗機和真三軸試驗機。
[0024](3)、可結(jié)合巖石三軸試驗機進行巖石軸壓、圍壓和內(nèi)壓耦合加載
[0025]該裝置結(jié)合巖石三軸試驗機，可分別對軸壓、圍壓和分段內(nèi)壓進行獨立控制，通過調(diào)節(jié)巖樣軸壓、圍壓和內(nèi)壓的耦合加載組合，便可使巖樣在分段卸荷試驗前處于不同的應(yīng)力場下，從而模擬深部高應(yīng)力巖體的復(fù)雜應(yīng)力場分布。
[0026]⑷、可實現(xiàn)巖石孔內(nèi)多段分步驟卸荷
[0027]該裝置中的各個孔內(nèi)液壓加卸荷器都有與之相應(yīng)的獨立電液伺服加卸荷系統(tǒng)，并且各加卸荷器分別依次作用于巖樣孔洞內(nèi)壁的不同孔段，因此通過依次多步分別獨立控制各加卸荷器的卸荷過程，便可實現(xiàn)巖石孔內(nèi)多段分步驟卸荷，從而模擬巖體的不同開挖范圍。
[0028](5)、可實現(xiàn)巖石孔段內(nèi)多樣應(yīng)力路徑強卸荷
[0029]該裝置中的各個孔內(nèi)液壓加卸荷器通過與之相應(yīng)的電液伺服系統(tǒng)對巖樣中心孔洞壁面的不同孔段進行加卸荷，并配置有具有動態(tài)調(diào)速能力的快速卸壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)巖石各個孔段內(nèi)線性和非線性多樣應(yīng)力路徑強卸荷，從而模擬不同的巖體開挖方法和開挖過程。
[0030]綜上所述，本發(fā)明是一種密封性好、適應(yīng)性強、可結(jié)合巖石三軸試驗機進行巖石外壓(軸壓和圍壓)和分段內(nèi)壓耦合加載、可實現(xiàn)巖石孔內(nèi)多段分步驟卸荷、可實現(xiàn)巖石孔段內(nèi)多樣應(yīng)力路徑強卸荷的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的孔內(nèi)液壓加卸荷器結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2為沿圖1中Π-Π線剖示圖。
[0033]圖3為本發(fā)明裝配在巖樣中的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4為沿圖3中IV-1V線剖示圖。
[0035]圖5為本發(fā)明裝配在巖樣中的俯視示意圖。
[0036]圖6為本發(fā)明裝配在巖石真三軸試驗機上的結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖中:I一囊撐;2—囊襯;3—液壓囊;4一通道;5—密緊螺母;6—囊栓管；7—下位孔內(nèi)液壓加卸荷器;8—中位孔內(nèi)液壓加卸荷器;9 一上位孔內(nèi)液壓加卸荷器；10—液壓管路；11一端面蓋板；12—臺階型管槽；13—充填鍵；14一巖樣；15—圓柱型巖樣；16—方塊型巖樣；17—下位電液伺服加卸荷系統(tǒng)；18—中位電液伺服加卸荷系統(tǒng)；19 一上位電液伺服加卸荷系統(tǒng);20一控制主機;21 一軸向上加載板;22一軸向下加載板;23一水平左加載板;24一水平右加載板;25一水平前加載板;26一水平后加載板。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0039]參見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，一種巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，包括孔內(nèi)液壓加卸器組、端面蓋板11、充填鍵13、液壓管路10、電液伺服加卸荷系統(tǒng)和控制主機20，孔內(nèi)液壓加卸荷器組是由多個沿巖樣中心孔洞依次排列的孔內(nèi)液壓加卸荷器組成的多行單列組陣;端面蓋板11的中心位置開有供液壓管路10通過的臺階型管槽12;臺階型管槽12與巖樣14端面間空隙由充填鍵13進行填充;每個孔內(nèi)液壓加卸荷器的囊栓管6通過液壓管路10連接有一個電液伺服加卸荷系統(tǒng)，電液伺服加卸荷系統(tǒng)與所述的控制主機20通信連接。
[0040]孔內(nèi)液壓加卸荷器組是由多個沿巖樣中心孔洞依次排列的孔內(nèi)液壓加卸荷器組成的多行單列組陣;每個孔內(nèi)液壓加卸荷器主要包括液壓囊3、囊襯2、囊撐1、囊栓管6和密緊螺母5，液壓囊3設(shè)置在囊撐I上，在液壓囊3與囊撐I之間設(shè)有囊襯2，囊栓管6采用密緊螺母5連接在液壓囊3上，囊撐I的中心為用于囊栓管和液壓管路通過的通道4。
[0041]端面蓋板11用于傳遞軸壓，其中心位置開有供液壓管路通過的臺階型管槽12;臺階型管槽12與巖樣14端面間空隙由充填鍵13進行填充;充填鍵13保證端面蓋板11與巖樣14端面充分接觸，從而使軸壓均勻作用于巖樣14端面。每個孔內(nèi)液壓加卸荷器通過液壓管路10連接有一個電液伺服加卸荷系統(tǒng)，電液伺服加卸荷系統(tǒng)與控制主機20通信連接。
[0042]電液伺服加卸荷系統(tǒng)的數(shù)量、所述液壓管路條數(shù)與所述孔內(nèi)液壓加卸荷器組內(nèi)加卸荷器的數(shù)量相等，以孔內(nèi)液壓加卸荷器組內(nèi)的上位孔內(nèi)液壓加卸荷器9、中位孔內(nèi)液壓加卸荷器8和下位孔內(nèi)液壓加卸荷器7三個為例，電液伺服加卸荷系統(tǒng)也有分別與上位孔內(nèi)液壓加卸荷器9、中位孔內(nèi)液壓加卸荷器8和下位孔內(nèi)液壓加卸荷器7通信連接的上位電液伺服加卸荷系統(tǒng)19、中位電液伺服加卸荷系統(tǒng)18、下位電液伺服加卸荷系統(tǒng)17三個系統(tǒng)組成，分別對相應(yīng)的巖樣孔段進行加卸荷。
[0043]控制主機20動態(tài)實時監(jiān)測和調(diào)控巖石孔內(nèi)分段加卸荷裝置的輸出壓力、加載速率、卸荷速率等參數(shù)，通過與各個電液伺服加卸荷系統(tǒng)連接依次多步分別獨立控制各加卸荷器的卸荷過程，從而實現(xiàn)巖石孔內(nèi)多段分步驟卸荷和段內(nèi)多樣(線性和非線性)應(yīng)力路徑卸荷。
[0044]進一步，巖樣14及其中心圓柱型孔洞、各孔內(nèi)液壓加卸荷器、端面蓋板11的中軸線在試驗過程中要保證始終重合，從而保證巖石孔內(nèi)分段卸荷實驗裝置各部件間能夠始終密切貼合，不至于出現(xiàn)縫隙而使液壓囊3在高壓力條件下從中擠出。
[0045]進一步，液壓囊3具有很好的柔韌性和氣密性，呈閉合的環(huán)筒形，由內(nèi)外兩個環(huán)筒面和兩端的兩個半圓環(huán)面圍成一個液壓腔，能夠在腔內(nèi)液壓作用下產(chǎn)生均勻變形并始終保持良好的氣密性，從而保證電液伺服加卸荷系統(tǒng)的輸出壓力能夠被均勻作用于巖樣孔洞的壁面。
[0046]進一步，囊襯2由高強度、具有良好柔韌性的材料制成，形狀與液壓囊3相似，只是沒有內(nèi)環(huán)筒面而未閉合，未閉合段用于將液壓囊3放至其內(nèi)腔;囊襯2兩端的兩個半圓環(huán)面壓合在液壓囊3和囊撐I之間，外環(huán)筒面膨脹后直接與巖樣孔洞內(nèi)壁接觸，將液壓囊3的壓力傳遞到孔壁，并保護液壓囊3不受破壞后的巖塊損傷;囊襯2外環(huán)筒面與兩端半圓環(huán)面接合處需要具有很好的強度和剛度，防止液壓囊3在高壓力下從在囊撐I外緣與巖樣孔壁間預(yù)留的允許孔壁收縮的變形間隙中擠出而破裂。
[0047]進一步，囊撐I由強度和剛度極高的金屬材料制成，其形狀與液壓囊3形狀相似，只是沒有外環(huán)筒面而未閉合，未閉合段為液壓囊3和囊襯2的膨脹提供空間；囊撐I兩端的兩個半圓環(huán)面用于限制液壓囊3和囊襯2的軸向膨脹，而內(nèi)圓筒面用于限制液壓囊3的徑向向內(nèi)膨脹;囊撐I外緣與巖樣孔壁間預(yù)留有微小的間隙，用來為孔壁在內(nèi)壓卸荷過程中向內(nèi)收縮變形提供空間。
[0048]進一步，所述巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置與巖樣14裝配好后放置到巖石常規(guī)三軸或者真三軸試驗機的加載腔內(nèi)進行軸壓、圍壓和內(nèi)壓耦合壓力下高應(yīng)力巖石的孔內(nèi)分段卸荷響應(yīng)特性試驗;相對于巖石常規(guī)三軸試驗機和真三軸試驗機分別所需要的圓柱型巖樣15和方塊型巖樣16，所述端面蓋板11需要分別加工成圓形和方形；以巖石真三軸試驗機為例，其加載腔由軸向上加載板21、軸向下加載板22、水平左加載板23、水平右加載板24、水平前加載板25和水平后加載板26所圍成，軸向上下加載板用于施加軸向壓力即Z向壓力，水平左右加載板用于施加水平X向壓力，而水平前后加載板用于施加水平Y(jié)向壓力。
[0049]參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，以在真三軸試驗機進行巖石孔內(nèi)分段卸荷試驗為例，本發(fā)明的工作原理及過程如下:
[0050]⑴、加工中心含圓柱型孔洞的方塊型的巖樣14;
[0051]⑵、裝配孔內(nèi)液壓加卸荷器，先將液壓囊3放入囊襯2內(nèi)，然后一并套至囊撐I內(nèi)，然后安裝囊栓管6，之后旋緊密緊螺母5;
[0052]⑶、將裝配好的孔內(nèi)液壓加卸荷器先下后上依次放入巖樣14的孔洞內(nèi)組成孔內(nèi)液壓加卸荷器組，然后將各加卸荷器與其對應(yīng)的電液伺服加卸荷系統(tǒng)通過液壓管路10連通；
[0053]⑷、將端面蓋板11放置到巖樣上端面上，并使液壓管路從臺階型管槽12中通過，然后用充填鍵13將臺階型管槽12與巖樣14的端面間的空隙填充；
[0054](5)、將裝配好的孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置放置到巖石真三軸試驗機的加載腔內(nèi)，巖樣上、下端面分別與軸向上加載板21和軸向下加載板22對齊，巖樣左、右壁面分別與水平左加載板23和水平右加載板24對齊，而巖樣前、后壁面分別與水平前加載板25和水平后加載板26對齊；
[0055](6)、將控制主機20與各電液伺服加卸荷系統(tǒng)相連，并調(diào)試成功；
[0056](7)、通過巖石真三軸試驗機的X軸、Y軸、Z軸加載系統(tǒng)分別控制巖樣X方向圍壓、Y方向圍壓和Z方向軸壓的加載大小和加載過程，通過本發(fā)明的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置控制巖樣孔洞內(nèi)不同孔段內(nèi)壓的加載大小和加載過程，從而通過調(diào)節(jié)不同的兩向圍壓、軸壓、分段內(nèi)壓的加載組合，便可在巖樣內(nèi)形成復(fù)雜的高應(yīng)力場，從而模擬深部巖體的復(fù)雜地應(yīng)力場；
[0057](8)、沿巖樣中心孔洞按不同的順序?qū)⒏骺锥紊纤艿膬?nèi)壓依次卸除，通過控制主機變換分段卸荷時間間隔(對應(yīng)各開挖階段間的時滯參數(shù))、分段卸荷順序(模擬地下空間的開挖順序，對應(yīng)不同的開挖范圍)、段內(nèi)卸荷應(yīng)力路徑(模擬不同的開挖方法和開挖過程)等參數(shù)，從而研究復(fù)雜應(yīng)力場下巖石的孔內(nèi)分段卸荷響應(yīng)(應(yīng)力應(yīng)變、破裂、破壞等)特性。
【主權(quán)項】
1.一種巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:包括孔內(nèi)液壓加卸器組、端面蓋板(11)、充填鍵(13)、液壓管路(10)、電液伺服加卸荷系統(tǒng)和控制主機(20)，所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器組是由多個沿巖樣中心孔洞依次排列的孔內(nèi)液壓加卸荷器組成的多行單列組陣；每個所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器的結(jié)構(gòu)是:液壓囊(3)設(shè)置在囊撐(I)上，囊栓管(6)連接在所述的液壓囊(3)上，所述的囊撐(I)的中心為用于所述的囊栓管(6)和所述的液壓管路(10)通過的通道(4);所述端面蓋板(11)的中心位置開有供所述的液壓管路(10)通過的臺階型管槽(12);所述的臺階型管槽(12)與巖樣端面間空隙由所述的充填鍵(13)進行填充;每個所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器的所述的囊栓管(6)通過所述的液壓管路(10)連接有一個所述的電液伺服加卸荷系統(tǒng)，所述的電液伺服加卸荷系統(tǒng)與所述的控制主機(20)通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:在所述的液壓囊(3)與所述的囊撐(I)之間設(shè)有囊襯(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:所述的囊栓管(6)采用密緊螺母(5)連接在所述的液壓囊(3)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:所述的孔內(nèi)液壓加卸荷器組包括上位孔內(nèi)液壓加卸荷器(9)、中位孔內(nèi)液壓加卸荷器(8)和下位孔內(nèi)液壓加卸荷器(7)，所述的電液伺服加卸荷系統(tǒng)包括分別與所述的上位孔內(nèi)液壓加卸荷器(9)、中位孔內(nèi)液壓加卸荷器(8)和下位孔內(nèi)液壓加卸荷器(7)通過所述的液壓管路(10)連接的上位電液伺服加卸荷系統(tǒng)(19)、中位電液伺服加卸荷系統(tǒng)(18)和下位電液伺服加卸荷系統(tǒng)(17)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:所述的液壓囊(3)呈閉合的環(huán)筒形，由具有柔韌性和氣密性的內(nèi)外兩個環(huán)筒面和兩端的兩個半圓環(huán)面圍成一個液壓腔。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:所述的囊襯(2)具有未閉合段，未閉合段用于放置所述的液壓囊3;所述的囊襯(2)兩端的兩個半圓環(huán)面壓合在所述的液壓囊(3)和所述的囊撐(I)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖石孔內(nèi)分段加卸荷試驗裝置，其特征是:所述的囊撐(I)具有未閉合段，未閉合段為所述的液壓囊(3)和所述的囊襯(2)的膨脹提供空間。
【文檔編號】G01N3/12GK105891001SQ201610220462
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】王少鋒, 李夕兵, 陶明, 杜坤, 周健, 陳沖
【申請人】中南大學(xué)