[發(fā)明專利]用于巖石力學(xué)試驗(yàn)的交錯(cuò)式多油缸加載裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610998734.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN106501069B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程騁;李曉;鄭博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/10
• 代理公司: 北京瀚仁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫

用于巖石力學(xué)試驗(yàn)的交錯(cuò)式多油缸加載裝置，包括液壓活塞桿、液壓活塞、液壓油缸缸筒、加載板、傳力柱及反力承載板。利用具有不同長度液壓活塞桿的液壓油缸，將其相互錯(cuò)落布置，活塞桿較短的液壓油缸通過傳力柱固定在反力承載板上，液壓活塞通過加載板對(duì)試件進(jìn)行加載。使液壓活塞截面實(shí)現(xiàn)相互疊加并盡可能覆蓋整個(gè)巖石試件加載端面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石端面施加較高及非均勻荷載，一方面可以降低由于可用液壓活塞截面積占試件端面總面積之比受限引起的加載能力損失，另一方面減小試驗(yàn)機(jī)所占用的空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于巖石力學(xué)雙軸或真三軸壓縮試驗(yàn)的液壓加載裝置，尤其對(duì)以下情況作用突出：巖石試件尺寸較大，且需要對(duì)試件施加較高荷載及非均勻荷載。

背景技術(shù)

目前，巖石力學(xué)試驗(yàn)中用于對(duì)巖石試件進(jìn)行雙軸或真三軸加載的裝置主要采用如下兩種方式：

第一種主要通過單個(gè)油缸利用單個(gè)壓頭對(duì)試件的單個(gè)端面進(jìn)行加載，在真三軸加載中也有通過“兩剛一柔”的方式，即在三個(gè)方向中的某一個(gè)方向采用油液加載的方式。這些方式可以對(duì)試件端面施加不同大小的荷載，但每個(gè)方向的施加荷載必須是均勻的。另外，當(dāng)試件尺寸較大且所需荷載較高時(shí)，這種加載方式要求必須有很大加載能力的液壓油缸，會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)設(shè)備龐大笨重，也不利于試驗(yàn)的操作。

第二種為在巖石試件每一個(gè)加載端面布置若干個(gè)相互獨(dú)立的并列油缸，多個(gè)并列油缸同時(shí)工作對(duì)試件進(jìn)行加載。該加載方式的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)試件端面施加非均勻荷載，同時(shí)可以通過加載面積的分?jǐn)偅档土藢?duì)單個(gè)油缸加載能力的要求。當(dāng)對(duì)試件施加荷載較小時(shí)，這種加載方式是可行的。但如果要對(duì)試件施加較大的非均勻荷載時(shí)，各個(gè)油缸的活塞截面積都需要較大，這樣若干個(gè)油缸并列加載同樣會(huì)占據(jù)很大的空間，導(dǎo)致整個(gè)試驗(yàn)機(jī)裝置過于龐大，非常不利于巖石力學(xué)試驗(yàn)的操作。另外，由于活塞截面為圓形，一組圓形活塞截面在不能相互疊加的情況下組合使用，不可避免會(huì)導(dǎo)致面積損失。按照矩形試件來考慮計(jì)算，活塞面積之和與試件端面加載面積之比不可能超過78.5％，這是在不考慮液壓油缸筒厚的理想情況下計(jì)算得到的。事實(shí)上，油缸筒厚不可能為0，并且所需施加荷載越高，油缸筒也需要越厚，而油缸筒的截面也會(huì)占掉一部分面積。這就導(dǎo)致實(shí)際可用的液壓活塞面積進(jìn)一步縮小，從而導(dǎo)致加載能力的降低。

由于目前巖石工程日趨向深部發(fā)展，巖石力學(xué)問題的復(fù)雜性也越來越突出，一方面要求對(duì)較大尺寸的巖石試件進(jìn)行試驗(yàn)，另一方面需要施加較高及非均勻荷載。在這種情況下，上述兩種常規(guī)的試驗(yàn)加載裝置會(huì)對(duì)當(dāng)前這種試驗(yàn)的操作產(chǎn)生較大的局限。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，有必要設(shè)計(jì)一種加載裝置，可以對(duì)巖石試件端面施加較高及非均勻加載，且盡最大可能減少由于可用液壓活塞截面積受限引起的加載能力損失，盡最大可能減小試驗(yàn)機(jī)所占用的空間。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的：

用于巖石力學(xué)試驗(yàn)的交錯(cuò)式多油缸加載裝置，通過對(duì)在巖石試件同一端面布置的若干油缸采用交錯(cuò)式布置，從而使油缸的布置盡可能有效利用空間，使多個(gè)液壓活塞截面實(shí)現(xiàn)相互疊加并盡可能覆蓋整個(gè)巖石試件加載端面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石端面施加較高及非均勻荷載。一方面降低由于可用液壓活塞截面受限引起的加載能力損失，另一方面減小試驗(yàn)機(jī)所占用的空間。

在本發(fā)明用于巖石力學(xué)試驗(yàn)的交錯(cuò)式多油缸加載裝置中，考慮對(duì)試件施加荷載的非均勻條件，可在矩形巖石試件端面設(shè)置n個(gè)加載板(n＝a×b，a、b均為正整數(shù))。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過對(duì)在巖石試件同一端面布置的若干油缸采用交錯(cuò)式布置，從而在對(duì)巖石端面施加較高及非均勻荷載時(shí)，既可以通過提高液壓活塞截面積覆蓋程度來盡最大可能提高加載能力(液壓活塞截面積占試件端面總面積之比可由原來的78.5％以下提高到100％)，又可以減小試驗(yàn)機(jī)所占用的空間。

本發(fā)明可用于巖石力學(xué)的雙軸及真三軸壓縮試驗(yàn)。

附圖說明