[發明專利]模擬深部巖體應力狀態的加卸載試驗裝置

有效

• 申請號: 201410101439.3
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103837416A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 劉斌;王明洋;趙躍堂;徐婷;焦玉民;王德榮;宋春明;邱艷宇;戎曉力
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安

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技術領域

????本發明涉及巖體應力測試裝置，尤其涉及一種模擬深部巖體應力狀態的加卸載試驗裝置。

背景技術

隧道施工中，被開挖的巖體處于高應力狀態，對于城市內隧道施工，還伴隨著建筑物和地下管線密布的狀況，在開挖巖體的外力作用下，將不可避免的引起周邊地層的移動和變形，并可能對建筑設施和管路產生不良影響。最近幾年的國防工程和城市建設施工中，很多事故都是由于挖掘時的隧道塌方所致，造成大量人員傷亡和財產損失，其危害巨大且難以預測。

探究深部巷道圍巖分區變形機理，研究深部巖體的應力—應變特征，揭示高地應力轉移對巖體破碎分化的影響?，以及應力場的傳遞和轉移受深部巖體的開挖形狀和力學性質等影響的規律，對于城市地下道路工程發展有著至關重要的作用。

地下工程建設對施工的安全性和可靠性需要準確地掌握圍巖分區的變形機理。但是在實際施工場地進行數據采集非常不便，而且花費巨大。巖體受力很難直接測量，而且隨著時間的推移和外部環境的改變其受力情況還在不斷的發生著變化，因此需要一種能夠方便操作并能夠模擬真實環境下的試驗裝置來獲得防護工程或隧道開挖力學行為有關數據并進行受力分析。

現階段世界上有很多研究巖體材料分區破碎試驗的裝置，但是都有一定的局限性，主要體現在所提供的應力變化范圍不廣、應力值調節不精確、無法進行長期的數據采集、穩定性能不高等。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術之不足，提供應力變化范圍廣、應力值調節精確、穩定性能高、操作簡單的高應力條件下深部巖體加卸載試驗裝置，通過液壓油缸來利用液壓系統施加壓力，在模擬條件下獲得地下防護工程和隧道開挖力學狀態下的有關數據，從而探究深部巷道圍巖分區變形機理，研究深部巖石的應力、應變特征，揭示高地應力轉移對巖體破碎分區化的影響。

上述目的由下述的技術方案來實現：

所述加卸載試驗裝置，包括垂直反力架、水平反力架和液壓油缸；所述垂直反力架與水平反力架垂直交叉放置，兩反力架交叉處形成放置巖體試樣的六面體空間；所述垂直反力架對應于所述六面體空間一對平行垂直面的各一側設有油缸活塞水平移動的水平油缸，對應于六面體空間一對平行水平面的各一側分別設有油缸活塞垂直移動的垂直油缸和垂直反力作用面；所述水平反力架對應于六面體空間的另一對平行垂直面各一側分別設有所述水平油缸和水平反力作用面；置于六面體空間的六面體巖體試樣的一對平行垂直面受到對應油缸所施于的方向相反大小相同的模擬應力，另一對平行垂直面和一對平行水平面分別受到對應油缸和反力作用面所施于的方向相反大小相同的模擬應力。

所述加卸載試驗裝置的進一步設計在于，所述垂直反力架包括至少兩垂直反力架單元，所述反力架單元沿厚度方向緊密排列并由螺栓、螺母將相鄰的反力架單元連接，以形成一體。

所述加卸載試驗裝置的進一步設計在于，所述垂直反力架單元包括腹板和翼板，所述腹板連接成平面矩形框，所述翼板將兩沿厚度方向平行排列的所述平面矩形框連接成一體，形成具有對應矩形形狀的立體矩形框的垂直反力架單元。

所述加卸載試驗裝置的進一步設計在于，所述垂直油缸和水平油缸連接在所述垂直反力架單元的立體矩形框內由翼板形成的內側上水平面和內側垂直面上，所述垂直反力作用面設置在一下壓座上，所述下壓座連接在垂直反力架單元內由翼板形成的內側下水平面上。

所述加卸載試驗裝置的進一步設計在于，所述水平反力架包括前支架、后支架和水平拉桿；所述前支架和后支架分別置于所述垂直反力架的一側；四根所述拉桿平行放置并穿過垂直反力架，對應端分別連接在前支架和后支架上。

所述加卸載試驗裝置的進一步設計在于，所述前支架包括內側板、外側板、側面板、拉桿套筒和反力座，所述內側板和外側板平行放置，兩者對應位置上分別設有拉桿孔，內、外側板對應位置上的拉桿孔由拉桿套筒連接，對應邊側由對應側面板連接形成六面體形狀的盒體架；所述反力座設置在所述盒體架的內側板中心位置上，所述水平反力作用面設置在所述反力座端部的平面上。

所述加卸載試驗裝置的進一步設計在于，所述反力座包括反力座側板和反力作用面板，四塊所述反力座側板垂直連接在所述內側板上，相鄰的反力座側板相互垂直連接形成矩形框，一與所述矩形框的矩形形狀相對應的反力作用面板連接在矩形框的端部形成矩形臺座，反力作用面板的外側面形成所述的水平反力作用面。