[發明專利]模擬巖體三向應力蓄積的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011363852.9
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112630038A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 劉杰;汪巖松;楊誠;李軒宇;陳子悅;郭建祥;孫榮琪;宋瑞;杜卓興;楊浩宇;石謙;李運舟;謝曉康;唐洪宇;李洪亞
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06;G01N19/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種模擬巖體三向應力蓄積的裝置及方法，它包括反力機構、受壓盒、模擬盒、填充物和感應系統，通過在模擬盒內設置填充物，感應系統的應力片與填充物接觸，模擬盒位于受壓盒內，受壓盒位于反力機構的反推板上與千斤頂抵觸，通過充氣機對受壓盒內的梯形囊體充氣，梯形囊體對模擬盒形成擠壓，位于模擬盒內應力片將不同方位個感應力數據傳輸至處理器的顯示屏上，再對模擬盒進行CT掃描觀察模擬盒的塑性變形情況。本發明克服了原巖土工程因環境因素影響難以實地勘測的問題，具有結構簡單，達到模擬巖體不同方位應力積蓄的變化情況，操作簡單方便的特點。

技術領域

本發明屬于巖體應力模擬測量技術領域，涉及一種模擬巖體三向應力蓄積的裝置及方法。

背景技術

由于巖土工程的復雜性，環境因素，區域因素和外部因素的影響，導致巖土本身不確定的因素較多，復雜的地質狀況導致巖土體的勘測很難實現，由于巖土環境因素和測量試驗受限因素多，并且現存的各種模擬裝置無法達到可調控側限的能力進而導致實驗操作不夠方便。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種模擬巖體三向應力蓄積的裝置及方法,結構簡單，采用在模擬盒內設置填充物，感應系統的應力片與填充物接觸，模擬盒位于受壓盒內，受壓盒位于反力機構的反推板上與千斤頂抵觸，充氣機對受壓盒內的梯形囊體充氣，梯形囊體對模擬盒形成擠壓，位于模擬盒內應力片將不同方位個感應力數據傳輸至處理器的顯示屏上，再對模擬盒進行CT掃描觀察模擬盒的塑性變形情況，達到模擬巖體不同方位應力積蓄的變化情況，操作簡單方便。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種模擬巖體三向應力蓄積的裝置，它包括反力機構、受壓盒、模擬盒、填充物和感應系統；所述模擬盒位于受壓盒內與梯形囊體接觸，填充物位于模擬盒內，感應系統的應力片與填充物接觸，模擬盒位于反力機構的頂反推板上與千斤頂抵觸，模擬盒承受的應力由應力片感應后傳輸至處理器。

所述反力機構包括與反力框架連接的頂板和反推板，以及與頂板連接的千斤頂。

所述受壓盒為中空矩形的盒體，位于上部設置盒蓋，位于盒體內四角設置相互對稱的隔板，每兩個隔板之間設置梯形囊體，位于盒蓋和盒體側面設置筋板。

所述梯形囊體為正梯形結構的中空氣囊，位于傾斜面上設置的氣管與充氣機連接。

所述模擬盒為中空封閉的盒體，由多個亞克力板與多個聚氨酯橡膠接頭插接組成。

所述填充物包括隔層紙、膨脹水泥漿和云母片，膨脹水泥漿和云母片間隔布設，隔層紙位于膨脹水泥漿和云母片之間。

所述填充物水平填充于模擬盒內或呈傾斜狀填充于模擬盒內。

所述應力片位于模擬盒底部水平布設或位于中心豎直或模擬盒一側豎直布設與填充物接觸。

所述感應系統包括與貼板貼合的應力片，以及與應力片電性連接的處理器。

如上所述的模擬巖體三向應力蓄積的裝置的模擬方法，它包括如下步驟：

S1，安裝感應系統，采用隔熱膠帶將貼板水平固定于模擬盒底部，或者豎直固定于模擬盒中心，或者豎直固定于模擬盒一側，將多個應力片固定于貼板上，與應力片連接的數據線與處理器連接；

S2，填充，將膨脹水泥漿和云母片間隔填充到模擬盒內，膨脹水泥漿和云母片之間由隔層紙隔離；膨脹水泥漿和云母片呈水平狀或傾斜狀；將模擬盒頂部的亞克力板插入聚氨酯橡膠接頭的槽口內封閉模擬盒；

S3，安裝，將填充后的模擬盒置于受壓盒中心，依次將多個梯形囊體插入兩個隔板之間，梯形囊體截面較小的頂部與模擬盒一側抵觸；盒蓋與受壓盒上端配合密封；將密封后的受壓盒放置于反力機構的反推板上；千斤頂的伸縮端伸展與盒蓋抵觸；

S4，模擬前，開啟充氣機向梯形囊體沖壓，使梯形囊體膨脹成型，梯形囊體截面較小的一端側面充分與模擬盒的側面接觸；閉合處理器的電源，使處理器顯示屏上的數據處于歸零狀態；