[發(fā)明專利]一種巖石真三軸應(yīng)力狀態(tài)下剪切裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011264829.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112198068A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 青克爾;郭玉寶;谷春華;陳云超;尹廷林;云峰;魏巍
• 申請（專利權(quán)）人: 中機(jī)試驗(yàn)裝備股份有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 長春中科長光知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發(fā)明提供一種巖石真三軸應(yīng)力狀態(tài)下剪切裝置，包括：對試樣施加預(yù)壓載荷的XZ軸加載組件、對試樣施加剪切載荷的Y軸加載組件；XZ軸加載組件包括內(nèi)部中空的XZ軸加載框架、安裝在XZ軸加載框架上相對設(shè)置的兩個X軸加載頭和相對設(shè)置的兩個Z軸加載頭，兩個X軸加載頭的作用力施加方向重合，兩個Z軸加載頭的作用力施加方向重合，兩個X軸加載頭和兩個Z軸加載頭的作用力施加方向位于同一平面且垂直；Y軸加載組件包括分別與XZ軸加載組件垂直設(shè)置的兩個Y軸加載頭，兩個Y軸加載頭的作用力施加方向平行，分別施加預(yù)壓載荷和施加剪切載荷。模擬巖體在真實(shí)深部地層下受三向應(yīng)力狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行剪切試驗(yàn)，測得巖體的抗剪切強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石類試驗(yàn)領(lǐng)域；特別涉及一種巖石真三軸應(yīng)力狀態(tài)下剪切裝置

背景技術(shù)

深層地下巖石一般在三維應(yīng)力狀態(tài)下，為充分了解和掌握巖石物理力學(xué)性質(zhì)，有必要通過巖石力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)研究，因受到環(huán)境、經(jīng)費(fèi)、工程難度等條件限制，有些巖石力學(xué)試驗(yàn)需要在室內(nèi)完成。當(dāng)對較小體積標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行在真三軸的高應(yīng)力狀態(tài)下的剪切試驗(yàn)，得到抗剪切強(qiáng)度等參數(shù)時需要一種可靠的、合理的能夠施加真三軸載荷下的剪切裝置，該裝置要求具有高剛度、消除應(yīng)力分布不均勻、消除端部相互摩擦效應(yīng)的特點(diǎn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，CN102607950B公開了一種巖石剪切滲流耦合真三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分體式加載框架，實(shí)現(xiàn)軸向、側(cè)向、橫向三個方向的三軸加載，并配備剪切盒裝置，剪切盒前后板與軸向加載裝置連接，左右板與側(cè)向加載裝置連接，上下板與橫向加載裝置連接，實(shí)現(xiàn)真三軸加載狀態(tài)下剪切試驗(yàn)。CN 108519293A公開了一種真三軸巖石剪切滲流實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置采用中空方向框架上的三個軸向上按安裝加載油缸，每組油缸前端安裝加載板實(shí)現(xiàn)真三軸加載，并在其中Z軸方向上安裝剪切油缸和輔助油缸實(shí)現(xiàn)剪切加載。

CN102607950B公開的一種巖石剪切滲流耦合真三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，剪切盒具體結(jié)構(gòu)形式未公布，但是在巖樣的剪切面上未能實(shí)現(xiàn)預(yù)壓載荷和剪切載荷分開加載，且加載框架是組裝式框架，相比鑄造一體式框架提高剛度時投入的成本也較大。CN108519293A公開的真三軸巖石剪切滲流實(shí)驗(yàn)裝置雖然實(shí)現(xiàn)了三向應(yīng)力狀態(tài)下的剪切試驗(yàn)，但三軸方向上的加載油缸的活塞桿端面面積受試樣尺寸規(guī)格的限制，進(jìn)而加載力大小受限制；同時這兩套真三軸剪切試驗(yàn)裝置均未能實(shí)現(xiàn)消除正交三個軸之間的相互擾動，和消除摩擦擾動。

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種真三軸應(yīng)力狀態(tài)下的剪切裝置，模擬巖體在真實(shí)深部地層下受三向應(yīng)力狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行剪切試驗(yàn)，測得巖體的抗剪切強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種巖石真三軸應(yīng)力狀態(tài)下剪切裝置。模擬巖體在真實(shí)深部地層下受三向應(yīng)力狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行剪切試驗(yàn)，測得巖體的抗剪切強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

一種巖石真三軸應(yīng)力狀態(tài)下剪切裝置，其特征在于，包括：對試樣施加預(yù)壓載荷的XZ軸加載組件、對試樣施加剪切載荷的Y軸加載組件；XZ軸加載組件包括內(nèi)部中空的XZ軸加載框架、安裝在XZ軸加載框架上相對設(shè)置的兩個X軸加載頭和相對設(shè)置的兩個Z軸加載頭，兩個X軸加載頭的作用力施加方向重合，兩個Z軸加載頭的作用力施加方向重合，兩個X軸加載頭和兩個Z軸加載頭的作用力施加方向位于同一平面且垂直；Y軸加載組件包括分別與XZ軸加載組件垂直設(shè)置的兩個Y軸加載頭，兩個Y軸加載頭的作用力施加方向平行。

優(yōu)選地，XZ軸加載框架的內(nèi)部中空為用于安裝試樣的加載空間；X軸加載頭、Y軸加載頭和Z軸加載頭均為球頭結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，還包括雙層滾排減摩組件，雙層滾排減摩組件包括分別在X、Y、Z三個方向的軸向滾排。