[發明專利]一種加載剛度可調的真三軸試驗機及試驗方法

有效

• 申請號: 201910291704.1
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110095345B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 譚云亮;趙同彬;劉彬;江山;張東曉;毛芮;尹延春
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;長春市展拓試驗儀器有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

本發明提供了一種加載剛度可調的真三軸試驗機及試驗方法，涉及巖石力學技術領域，試驗機的第一主應力變剛度加載裝置包括內頂梁、第一內立柱、第一剛度調節油缸、第一加載油缸和第一承壓柱，第二主應力變剛度加載裝置包括內側板、內橫柱、第二剛度調節油缸、第二加載油缸和第二承壓柱，第三主應力加載裝置包括第三加載油缸和第三承壓柱，監測系統包括剛度傳感器、壓力傳感器和位移傳感器，試驗機能夠調節第一主應力方向和第二主應力方向上的加載剛度，利用該裝置進行巖石力學試驗能夠更好的研究巷道圍巖破壞特征，其解決了現有的巖石力學試驗機加載剛度固定，不能完成一面臨空五面變剛度加載的技術問題，還具有操作方便等優點。

技術領域

本發明涉及巖石力學技術領域，尤其是一種加載剛度可調的真三軸試驗機，還包括試驗機調節加載剛度的方法，以及利用該試驗機進行試驗的方法。

背景技術

巖石的力學性能測試是礦山等巖體工程的重要研究內容，鑒于地下工程中巖石一般處于三向應力狀態，巖石的真三軸試驗受到廣大學者的關注。現有的不同類型的真三軸試驗機，如研究應力-滲流耦合場的真三軸滲流試驗機，以及研究巖石卸荷失穩特征的真三軸加卸載試驗機，或者模擬動靜載疊加下巖爆現象的真三軸擾動試驗機等，上述試驗機對揭示不同應力環境下的巖石力學性能提供了方便。

對處于地下工程環境中的巖石，加載體與受載體大多為巖性不同的巖石，由于巖性的不同，加載體的剛度也是不斷變化的，而現有真三軸試驗機的加載剛度大多為恒定值，不能很好的模擬不同巖性條件下巖石的應力加載邊界條件，這對于深入揭示地下工程環境中巖石的變形失穩特征具有一定的局限性。另外現有的真三軸試驗機大多為三向六面加載，然而深部巷道圍巖處于一面臨空五面受載的狀態，所以通過試驗機研究巷道圍巖的力學性能需要進一步對現有的真三軸試驗機進行改進。

發明內容

為解決現有的真三軸試驗機加載剛度調節不方便，并且不能模擬巷道圍巖受力的技術問題，本發明提供了一種加載剛度可調的真三軸試驗機及試驗方法，具體技術方案如下。

一種加載剛度可調的真三軸試驗機，包括第一主應力變剛度加載裝置、第二主應力變剛度加載裝置、第三主應力加載裝置、監測系統和控制系統，第一主應力變剛度加載裝置包括外框架、內頂梁、第一內立柱、第一剛度調節油缸、第一加載油缸和第一承壓柱，第一剛度調節油缸設置在外框架的頂部，內頂梁設置在第一剛度調節油缸下方，第一剛度調節油缸下端設置有短承壓柱，短承壓柱下端與內頂梁接觸，內頂梁下方設置有第一承壓柱，第一加載油缸設置在外框架的底部，第一內立柱連接內頂梁和外框架的底部；第二主應力變剛度加載裝置包括內側板、內橫柱、第二剛度調節油缸、第二加載油缸和第二承壓柱，第二主應力變剛度加載裝置左右兩側對稱布置，第二剛度調節油缸和外框架接觸，第二加載油缸和內側板相連，內側板之間連接有內橫柱，內側板上還設置有第二承壓柱；第三主應力加載裝置包括第三加載油缸和第三承壓柱，第三加載油缸設置在外框架的后側，第三加載油缸和第三承壓柱相連。

優選的是，內側板下端設置有滑輪，外框架底部設置有固定底座，固定底座上還設置有滑輪導軌。

優選的是，內頂梁的剛度大于第一內立柱的剛度，內側板的剛度大于內橫柱的剛度。

優選的是，監測系統包括第一剛度傳感器、第二剛度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第一位移傳感器和第二位移傳感器，第一剛度調節油缸和內頂梁之間設置有第一剛度傳感器，內頂梁和第一承壓柱之間設置有第一壓力傳感器，內頂梁和固定底座之間設置有第一位移傳感器。

優選的是，第二剛度調節油缸和內側板之間設置有第二剛度傳感器，內側板和第二加載油缸之間設置有第二壓力傳感器，內側板之間設置有第二位移傳感器；第三加載油缸和第三承壓柱之間設置有第三壓力傳感器。

進一步優選的是，監測系統將監測信息傳輸至控制系統，第一剛度調節油缸、第一加載油缸、第二剛度調節油缸、第二加載油缸和第三加載油缸受控制系統的控制。