[發明專利]恒定側向剛度常規三軸試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 202210099199.2
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114414392B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 蔣宇靜;吳學震;王剛;關振長;李博;鄧濤
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;福州大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 黃詩錦;蔡學俊

1.一種恒定側向剛度常規三軸試驗裝置，其特征在于，包括用于給巖石試件施加圍壓的圍壓加載系統、用于給巖石試件施加軸向壓力的軸壓加載系統、用于監測巖石試件所承受圍壓大小的圍壓監測系統、用于監測巖石試件所承受軸向壓力大小的軸壓監測系統、用于測量巖石試件側向變形大小的側向變形測量系統、用于測量巖石試件軸向變形大小的軸向變形測量系統和計算機控制系統，圍壓加載系統、軸壓加載系統、圍壓監測系統、軸壓監測系統、側向變形測量系統及軸向變形測量系統均與計算機控制系統電連接；

所述圍壓加載系統包括用于放置巖石試件且用于對巖石試件進行加載的三軸壓力室以及與三軸壓力室連接且用于給三軸壓力室提供油壓的第一伺服油源；

所述軸壓加載系統包括加載框架、液壓油缸以及用于驅動液壓油缸給巖石試件施加軸向壓力的第二伺服油源，所述液壓油缸固定加載框架上；

所述圍壓監測系統包括用于測量三軸壓力室內液壓大小的液壓傳感器以及圍壓數據采集儀，所述液壓傳感器安裝在三軸壓力室內，圍壓數據采集儀記錄液壓數據后并將液壓數據傳遞至計算機控制系統；

所述軸壓監測系統包括用于測量巖石試件受到軸向壓力大小的壓力傳感器和軸壓數據采集儀，軸壓數據采集儀記錄巖石試件的軸壓數據后并將其傳遞至計算機控制系統；

所述側向變形測量系統包括用于測量巖石試件側向變形的應變傳感器以及應變數據采集儀，所述的應變數據采集儀記錄巖石試件側向變形數據后并將其傳遞至計算機控制系統；

所述軸向變形測量系統包括用于測量巖石試件軸向變形的位移計以及位移數據采集儀，所述位移數據采集儀記錄巖石試件軸向變形數據后并將其傳遞至計算機控制系統；

所述計算機控制系統包括計算機、控制軟件、數據總線和控制器，所述數據總線用于在計算機和控制器之間進行數據格式轉換和傳輸，以及向計算機傳輸各監測數據，所述控制器通過數據總線接收計算機指令，根據指令控制圍壓加載系統和軸壓加載系統按照特定的路徑進行加載；

還包括非均勻加載裝置，設置在加載巖石試件表面，包括至少兩種不同彈性模量的材料，兩種材料分布在貫穿整個非均勻加載裝置上下的斜面的兩側。

2.一種利用如權利要求1所述的一種恒定側向剛度常規三軸試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括步驟如下：（1）首先，選用圓柱形的巖石試件套上防油乳膠套，并將其置于三軸壓力室內；（2）然后通過圍壓加載系統對巖石試件施加圍壓；（3）再借助軸壓加載系統對巖石試件施加軸向壓力?；（4）在施加軸向壓力的過程中實時測量巖石試件的側向變形，計算機控制系統根據側向變形計算為了保持恒定側向剛度所需要的圍壓，進而發出指令不斷修正圍壓的大小，直至試驗結束；（5）最后，收集試驗過程中記錄和輸出巖石試件的圍壓、軸壓、側向變形和軸向變形數據。