[發(fā)明專利]恒定側(cè)向剛度常規(guī)三軸試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210099199.2
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114414392B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣宇靜;吳學(xué)震;王剛;關(guān)振長;李博;鄧濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué);福州大學(xué)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 黃詩錦;蔡學(xué)俊

本發(fā)明提供一種恒定側(cè)向剛度常規(guī)三軸試驗裝置及其試驗方法，包括用于給巖石試件施加圍壓的圍壓加載系統(tǒng)、用于給巖石試件施加軸向壓力的軸壓加載系統(tǒng)、用于監(jiān)測巖石試件所承受圍壓大小的圍壓監(jiān)測系統(tǒng)、用于監(jiān)測巖石試件所承受軸向壓力大小的軸壓監(jiān)測系統(tǒng)、用于測量巖石試件側(cè)向變形大小的側(cè)向變形測量系統(tǒng)、用于測量巖石試件軸向變形大小的軸向變形測量系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)，圍壓加載系統(tǒng)、軸壓加載系統(tǒng)、圍壓監(jiān)測系統(tǒng)、軸壓監(jiān)測系統(tǒng)、側(cè)向變形測量系統(tǒng)及軸向變形測量系統(tǒng)均與計算機(jī)控制系統(tǒng)電連接。本發(fā)明設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)合理，具有廣闊應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種恒定側(cè)向剛度常規(guī)三軸試驗裝置及其試驗方法。

背景技術(shù)

在研究巖石的本構(gòu)特性的過程中，需要對巖石試件進(jìn)行三軸加載試驗。現(xiàn)有的三軸試驗裝置，包括真三軸試驗裝置和常規(guī)三軸試驗裝置兩大類。

巖石真三軸試驗系統(tǒng)一般采用立方體巖石試件，通過施加三個方向不等的壓力(即)，能夠模擬三軸應(yīng)力不等條件下巖石的力學(xué)特性。相對于常規(guī)三軸試驗，真三軸能夠再現(xiàn)自然環(huán)境中巖石所處的應(yīng)力環(huán)境，因此，則更能解釋自然應(yīng)力狀態(tài)下巖石變形與破壞的力學(xué)形為與機(jī)理。

常規(guī)三軸試驗裝置一般采用圓柱巖石試件，通過壓力機(jī)施加軸向壓力，通過液壓試驗機(jī)配三軸壓力腔施加側(cè)向壓力（即圍壓），達(dá)到兩個方向不等壓狀態(tài)(即)。相對于真三軸試驗，具有試驗操作和數(shù)據(jù)分析簡單，試驗結(jié)果直觀的特點(diǎn)，被廣泛用于測量巖石的基本力學(xué)參數(shù)。

在工程現(xiàn)場，巖石在某一方向受到的壓力增加時，在該方向（即軸向）會產(chǎn)生壓縮變形，根據(jù)泊松效應(yīng)，其側(cè)向必然產(chǎn)生擴(kuò)張變形，巖石在側(cè)向變形從而擠壓周圍巖體的過程中，又必然受到周圍巖體按特定比例（由巖體剛度控制）增加的反作用力，而側(cè)向受力的大小又會直接影響巖石的多個力學(xué)參數(shù)。

另外，由于工程現(xiàn)場圍巖受力是非均勻的，隨埋深的增加受力增大。然而現(xiàn)有的試驗機(jī)加載時，每個加載面只能施加均勻應(yīng)力，導(dǎo)致巖石破壞規(guī)律不準(zhǔn)確，缺乏便捷的非均勻加載裝置。

針對上述現(xiàn)象進(jìn)行試驗研究對于巖土工程安全具有重要意義，然而，現(xiàn)有的試驗設(shè)備不能實現(xiàn)根據(jù)巖石試件的變形來不斷改變巖石試件的側(cè)向壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明對上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種恒定側(cè)向剛度常規(guī)三軸試驗裝置及其試驗方法，結(jié)構(gòu)簡單，能根據(jù)巖石試件的變形來不斷改變巖石試件的側(cè)向壓力，為巖土工程的設(shè)計和施工提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的具體實施方案是：提供一種恒定側(cè)向剛度常規(guī)三軸試驗裝置，包括用于給巖石試件施加圍壓的圍壓加載系統(tǒng)、用于給巖石試件施加軸向壓力的軸壓加載系統(tǒng)、用于監(jiān)測巖石試件所承受圍壓大小的圍壓監(jiān)測系統(tǒng)、用于監(jiān)測巖石試件所承受軸向壓力大小的軸壓監(jiān)測系統(tǒng)、用于測量巖石試件側(cè)向變形大小的側(cè)向變形測量系統(tǒng)、用于測量巖石試件軸向變形大小的軸向變形測量系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)，圍壓加載系統(tǒng)、軸壓加載系統(tǒng)、圍壓監(jiān)測系統(tǒng)、軸壓監(jiān)測系統(tǒng)、側(cè)向變形測量系統(tǒng)及軸向變形測量系統(tǒng)均與計算機(jī)控制系統(tǒng)電連接；

所述圍壓加載系統(tǒng)包括用于放置巖石試件且用于對巖石試件進(jìn)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(tǒng)包括加載框架、液壓油缸以及用于驅(qū)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(jiān)測系統(tǒng)包括用于測量三軸壓力室內(nèi)液壓大小的液壓傳感器以及圍壓數(shù)據(jù)采集儀，所述液壓傳感器安裝在三軸壓力室內(nèi)，圍壓數(shù)據(jù)采集儀記錄液壓數(shù)據(jù)后并將液壓數(shù)據(jù)傳遞至計算機(jī)控制系統(tǒng)；

所述軸壓監(jiān)測系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集儀，軸壓數(shù)據(jù)采集儀記錄巖石試件的軸壓數(shù)據(jù)后并將其傳遞至計算機(jī)控制系統(tǒng)；