[發明專利]一種長方體巖石試樣真三軸試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201710991648.3
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107741364A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 楊圣奇;田文嶺;黃彥華;殷鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳國強

技術領域

本發明涉及到巖石真三軸壓縮力學行為測試領域，特別涉及到長方體巖石試樣真三軸試驗裝置及方法。

背景技術

真三軸壓縮試驗可以獨立地施加三個方向的主應力，可以較好的反映巖石在地層中的真實受力特征，進而可以準確地預測巖石的強度特性，受到學者們的廣泛關注，但由于加載邊界條件的問題，真三軸試驗較難密封和實現。

發明內容

為解決長方體巖石真三軸試驗加載及密封問題，本發明的目的是提供一種長方體巖石試樣真三軸試驗裝置及方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種長方體巖石試樣真三軸試驗裝置，包括軸向壓頭和側向加載裝置，其中：

所述軸向壓頭包括上壓頭和下壓頭，上壓頭和下壓頭分別用于設置在試樣的上下兩端，上壓頭包括自上而下依次設置的圓形部分和方形部分，下壓頭包括自上而下依次設置的方形部分、圓形部分和螺紋部分；

所述側向加載裝置包括設置在試樣的兩側的一對加載板，兩個加載板的外側均設置有一個液壓缸，兩個液壓缸的外側均設置有反力架；兩個加載板上分別設置有一個第一位移傳感器。

所述上壓頭和下壓頭的圓形部分上均設置有第一密封圈，方形部分上設置有兩個第二密封圈。

所述加載板面向試樣的一面的邊緣設置有倒角。

還包括一對第二位移傳感器，設置于試樣的前后兩側，兩個第二位移傳感器的連線與兩個第一位移傳感器的連線相互垂直。

一種長方體巖石試樣真三軸試驗方法，包括以下步驟：

(1)使用膠帶將長方體巖石試樣的上下端部分別與上壓頭和下壓頭固定；

(2)使用熱縮管將整個長方體巖石試樣及上壓頭和下壓頭套住，用熱風機將熱縮管熱縮，使得熱縮管與長方體巖石試樣、上壓頭、下壓頭和密封圈緊密結合；

(3)將液壓缸與外部液壓源連接；

(4)將側向加載裝置放置在長方體巖石試樣的兩側，調整好位置，給液壓缸壓力，使得加載板與長方體巖石試樣結合緊密；

(5)安裝第一位移傳感器和第二位移傳感器；

(6)將步驟(2)安裝好的長方體巖石試樣推入圍壓室，充油；

(7)使用外部液壓對液壓缸進行加壓，進而提供第二主應力σ₂；

(8)加圍壓，進而提供第三主應力σ₃；

(9)加軸向壓力直至試樣破壞。

有益效果：本發明在真三軸加載試驗的基本原理上，以常規三軸壓縮試驗的圍壓室為基礎，添加一套側向液壓加載裝置，輔以特殊的密封方法，實現了巖石試樣的真三軸加載。該真三軸試驗裝置與其他真三軸設備相比操作簡單，經濟適用，密封效果好。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的俯視圖；

圖中，1-上壓頭，2-下壓頭，3-第一密封圈，4-第三密封圈，5-長方體巖石試樣，6-加載板，7-液壓缸，8-反力架，9-第一位移傳感器，10-第二位移傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

如圖1所示為本發明一種長方體巖石試樣真三軸試驗裝置，包括軸向壓頭和側向加載裝置，其中：

軸向壓頭包括上壓頭1和下壓頭2，上壓頭1和下壓頭2分別用于設置在試樣的上下兩端，上壓頭包括自上而下依次設置的圓形部分和方形部分，方形部分主要作用是貼合巖石試樣的方形端面從而傳遞均勻的壓力，圓形部分為方形部分與上端壓力室之間的轉接，主要作用為保證試樣的密封；下壓頭包括自上而下依次設置的方形部分、圓形部分和螺紋部分，方形部分主要作用是貼合巖石試樣的方形端面從而傳遞均勻的壓力，圓形部分為方形部分與螺紋部分的轉接，主要作用為保證試樣的密封，螺紋部分用于與三軸壓力設備底座進行固定；上壓頭1和下壓頭2的圓形部分上均設置有第一密封圈3，起到密封試樣的作用，方形部分上設置有兩個第二密封圈4，作用是當圓形部分的第一密封圈3失效后能進行二次保護；