[發明專利]一種煤巖真三軸細觀力學試驗裝置

無效

• 申請號: 201310341621.1
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103471926A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 曹樹剛;郭平;張遵國;孫傳猛;洛鋒;劉延保;李勇;李國棟;楊紅運;鄒德均
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及采礦領域，特別是涉及一種真三軸狀態下的煤巖細觀力學試驗裝置。

背景技術

煤與瓦斯突出是煤礦生產中遇到的一種極為復雜的礦井瓦斯動力現象。近些年來，各地煤礦瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出事故頻發，煤礦瓦斯災害已嚴重影響到煤炭工業健康的發展。目前，專家、學者普遍認為煤與瓦斯突出是地應力、瓦斯壓力及煤巖物理力學性質三者綜合作用的結果。因此，開展地應力、瓦斯耦合作用下的煤巖力學特性研究，特別是從細觀的角度，對煤巖破壞過程中裂紋的產生、擴展動態過程以及最后破壞狀態進行研究，有利于更深入地了解含瓦斯煤巖的物理力學性質，對更科學地揭示煤巖動力現象發生機理及更合理的開發相應災害防治技術具有重要的理論價值和工程指導意義。

目前，針對煤巖的細觀裝置較為少見，比較典型的有中國礦業大學何學秋教授研制的含瓦斯煤變形及破裂動態顯微觀測系統，以及重慶大學曹樹剛教授研制的一種含瓦斯煤巖細觀力學試驗系統（詳見申請號200810070166.5）。前者采用的試驗裝置為設置有觀測窗口的圓柱形壓力缸，用浮法玻璃做窗口材料，將圓柱形煤巖試件的一側磨成平面寬度約為10～15mm的平面作為觀測平面，該裝置采用圓柱形試件，觀測面范圍較小，不能追蹤特定裂紋的破壞過程以及進行一定范圍內的定量觀測。后者的試驗裝置采用兩個液壓千斤頂從上方和側面進行擠壓，同時在下方和另一個側面采用“L”形墊塊限位，這種結構無法進行煤巖真三軸狀態下的細觀試驗。

綜上分析，已有的設備都無法進行更貼近煤巖實際受載狀態的真三軸試驗。目前還缺乏一種有效的、更貼近礦山生產實際的的煤巖真三軸力學試驗裝置，該裝置既可以對煤巖進行單軸、平面應變、真三軸等受力狀態下的細觀力學試驗研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種能夠對煤巖進行真三軸細觀力學實驗的試驗裝置。

本發明的技術方案如下：一種含瓦斯煤巖真三軸細觀力學試驗裝置，所述試驗裝置（1）內開設有具有開口的試驗腔（1a），該試驗腔（1a）的開口水平朝向試驗裝置（1）的其中一個側面，且該試驗腔（1a）的開口由透明視鏡（2）封閉；所述試驗腔（1a）內的下部安裝有活動墊塊（3），該活動墊塊（3）的上表面用于支撐煤巖樣品；所述試驗腔（1a）的上部和左右兩側均設有活動壓塊（4），三個所述活動壓塊（4）和所述活動墊塊（3）圍成一個四邊形框架，且所述活動壓塊（4）和活動墊塊（3）互相錯位，上部的活動壓塊（4）其中一端端頭部分壓在其相鄰的活動壓塊（4）上端面上，另一端端面抵在其相鄰的活動壓塊（4）的端頭上，活動墊塊（3）的其中一端端頭部分壓在其相鄰的活動壓塊（4）下端面下方，另一端的端面抵在其相鄰的活動壓塊（4）的端頭上，三個所述活動壓塊（4）均連接有加載軸（5），三根加載軸（5）的另一端分別從試驗腔（1a）的上方和左右兩側伸出試驗裝置（1）外，三根該加載軸（5）的外端均連接有液壓千斤頂（6），三個該液壓千斤頂（6）分別安裝在試驗裝置（1）的上方和左右兩側。

采用上述結構的試驗裝置對試件進行試驗時，先將透明視鏡拆下，驅動液壓千斤頂抬起活動壓塊，再將試件放到活動墊塊上，驅動液壓千斤頂壓向試件方向，使得活動壓塊和活動墊塊相互錯位壓在試件表面，試件上部活動壓塊的右端部分壓在右側活動壓塊上端，試件右側活動壓塊的下端部分抵住底部活動墊塊的右端，試件底部活動墊塊的左端部分抵住左側活動壓塊的下端，試件左側活動壓塊的上端部分抵住上部活動壓塊的左端。然后調整試件上部和左右兩側的液壓千斤頂，使試件在垂直和水平方向受到的加載載荷通過加載軸傳遞到活動壓塊并作用于試件上，并且可以通過對液壓千斤頂壓力的調整，來滿足各種情況下的狀態模擬，同時還可以通過試驗腔一側的透明視鏡對試驗腔內的試件進行實時觀測。