[發明專利]一種變角加載試驗機

有效

• 申請號: 202110813429.2
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113447361B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 郭松峰;祁生文;蔡明;尚彥軍;郝慶澤;趙海軍;崔振東;薛雷;王學良;張召彬;黃曉林;梁寧;鄭博文;鄒宇;汪昕;侯曉坤;宋帥華;熊峰;李永超;馬麗娜;唐鳳嬌;王鑫;姜立波;李金軒;肖易東
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 袁蕾

本發明公開一種變角加載試驗機，包括底板和固定連接在底板上的底座，底座內開設有巖樣腔，巖樣腔內放置有方形試樣；底座一側固定連接有兩平行設置的弧形拉力梁，兩弧形拉力梁之間滑動連接有變角加載機構，底座上開設有通孔,變角加載機構輸出端通過通孔與方形試樣抵接。本發明可以模擬開挖擾動下方向和量值不斷變化的應力加卸載，對于認識巖土體在開挖擾動工況下的力學行為具有重要意義。

技術領域

本發明涉及巖石測試技術領域，特別是涉及一種變角加載試驗機。

背景技術

已有研究表明，巖土體在開挖擾動下，其掌子面前方巖土體所受的力的大小和方向均在變化(Read et al.,1998；Eberhardt,2001)。在隧洞開挖過程中，隧洞不同位置的應力量值和大小均隨著掌子面推進不斷變化。這就使得實際工程中巖土體所受到的力方向總是變化的，巖土體內部的裂紋起裂、擴展演化在這種變加載方向力作用下更趨復雜。而目前在實驗室單軸或三軸加載獲取巖體變形強度特性中，加載則是簡單地沿某一固定方向(軸向)的加載，直至試樣破壞，應力路徑與工程巖體的受力路徑完全不同。因此，造成實驗室得出的裂紋起裂擴展應力、峰值強度等與工程現場巖體的裂紋起裂擴展應力和強度相差甚大，難以有效預測工程巖體強度(CaiKaiser，2014；Guo et al.,2016)。

發明內容

本發明的目的是提供一種變角加載試驗機，以解決上述現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種變角加載試驗機，包括底板和固定連接在所述底板上的底座，所述底座內開設有巖樣腔，所述巖樣腔內放置有方形試樣；所述底座一側固定連接有兩平行設置的弧形拉力梁，兩所述弧形拉力梁之間滑動連接有變角加載機構，所述底座上開設有通孔,所述變角加載機構輸出端通過所述通孔與所述方形試樣抵接。

優選的,所述變角加載機構包括滑動連接在兩所述弧形拉力梁之間的第一壓力缸，所述第一壓力缸輸出端固定連接有壓墊，所述壓墊遠離所述第一壓力缸的一側固定連接有負荷傳感器的一側，所述負荷傳感器另一側固定連接有圓壓頭，所述圓壓頭與所述方形試樣抵接；所述第一壓力缸上對稱鉸接有活塞缸，所述活塞缸位于兩所述弧形拉力梁之間，所述活塞缸與所述弧形拉力梁鉸接連接。

優選的,所述方形試樣外側固定連接有第一壓板和若干第二壓板，所述第二壓板與所述巖樣腔抵接，所述第一壓板遠離所述方形試樣的一側開設有與所述圓壓頭相適配的弧形槽，所述圓壓頭與所述弧形槽抵接。

優選的,所述第一壓力缸遠離所述壓墊一側固定連接有兩個拉板，所述第一壓力缸靠近所述壓墊的一側固定連接有支板，所述弧形拉力梁位于所述支板與所述拉板之間；所述拉板、所述支板末端均轉動連接有滾輪，所述滾輪與所述弧形拉力梁滑動配合。

優選的,所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔，所述第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔位于同一平面，所述第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔的軸線均與所述第一通孔的軸線垂直；所述第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔內均設置有定向加載機構，所述第六通孔內的所述定向加載機構與所述底板固定連接；所述定向加載機構輸出端與所述第二壓板抵接；所述變角加載機構通過所述第一通孔與所述第一壓板抵接。

優選的,所述定向加載機構包括第二壓力缸，所述第二壓力缸的活塞端固定連接有壓墊，所述壓墊遠離所述第一壓力缸的一側固定連接有負荷傳感器的一側，所述負荷傳感器另一側固定連接有球座，所述球座遠離所述負荷傳感器的一端固定連接有抵接頭，所述抵接頭與所述第二壓板抵接。

優選的,所述底座遠離所述第一通孔的一側開設有第三通孔，所述第三通孔與所述第一通孔同軸設置，所述第三通孔與所述巖樣腔連通；所述底板上固定連接有支柱，所述支柱遠離所述底板的一端固定連接有下梁，所述底座遠離所述弧形拉力梁的一側固定連接有立柱，所述立柱遠離所述底座的一端與所述下梁固定連接；所述下梁上開設有安裝孔，所述安裝孔內安裝有所述定向加載機構，所述定向加載機構的輸出端與所述第二壓板抵接。