[發明專利]一種便攜式巖石真三軸試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210432690.2
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114839060A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 伍法權;李博;沙鵬;單治鋼;薛飛;郭鵬飛;喬磊;管圣功
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 劉璐璐

1.一種便攜式巖石真三軸試驗裝置，其特征在于：包括底板、套筒、頂板和四個側壓板，所述套筒的橫截面呈矩形，四個所述側壓板與所述套筒的四個內側壁一一對應，所述套筒的每個內側壁上均設置有縱切面呈三角形的水平凸條，所述水平凸條具有上下兩個斜面，與所述套筒的內側壁對應的所述側壓板上對應所述水平凸條設置有水平凹槽，所述水平凸條能夠與對應的所述水平凹槽相吻合；所述套筒的底端能夠拆卸地連接在所述底板上，所述頂板與所述套筒的頂端能夠拆卸地連接，所述頂板上設置有用于驅動升降軸進行升降的驅動裝置，巖石樣品放置在四個所述側壓板所圍成的長方體空間內，所述升降軸位于所述巖石樣品的正上方；所述升降軸上還能夠拆卸地連接有四個與四個所述側壓板一一對應的頂壓板，所述頂壓板的底端能夠與對應的所述側壓板的頂端緊密接觸；所述頂壓板的頂部固連有一水平的約束板，所述頂板上固設有豎直的螺桿，所述約束板滑動套設在所述螺桿上，所述螺桿上螺紋連接有位于所述約束板上方的限位螺母；每個所述側壓板上均設置有側向壓力傳感器，所述底板上設置有位于所述巖石樣品正下方的軸向壓力傳感器。

2.根據權利要求1所述的便攜式巖石真三軸試驗裝置，其特征在于：所述套筒的每個內側壁上均設置有多個由上至下依次排列的所述水平凸條。

3.根據權利要求1所述的便攜式巖石真三軸試驗裝置，其特征在于：所述底板能夠通過固定螺栓與工作臺或地面固連。

4.根據權利要求1所述的便攜式巖石真三軸試驗裝置，其特征在于：所述套筒、所述側壓板、所述頂壓板及所述升降軸的材質均為鋼。

5.根據權利要求1所述的便攜式巖石真三軸試驗裝置，其特征在于：所述驅動裝置為千斤頂，所述千斤頂的活塞軸作為所述升降軸，所述頂板對應所述升降軸設置有通孔，所述升降軸穿過所述通孔。

6.根據權利要求5所述的便攜式巖石真三軸試驗裝置，其特征在于：所述升降軸上連接有水平的連接板，四個所述頂壓板分別通過銷釘與所述連接板連接。

7.一種恒定剛度條件下巖石真三軸試驗方法，其特征在于，基于權利要求1-6任意一項所述的便攜式巖石真三軸試驗裝置，包括以下步驟：

(1)將所述便攜式巖石真三軸試驗裝置運至現場，并進行組裝，將底板用固定螺栓固定在平整場地；

(2)使用銷釘將頂壓板與升降軸連接固定，并使側壓板與對應的套筒的內側壁吻合，且保證側壓板的底端與底板之間具有間隔，在四個側壓板圍成的長方體空間內放入巖石樣品；

(3)開啟側向壓力傳感器和軸向壓力傳感器，并開啟驅動裝置驅動升降軸和頂壓板向下運動，頂壓板向下壓緊對應的側壓板，側壓板在水平凸條與水平凹槽的作用下將軸向壓力轉換為側向壓力，從而側向壓緊所述巖石樣品；

(4)當有所述側向壓力傳感器所檢測到的側向壓力達到設定值時，擰緊限位螺母，使所述限位螺母的底端與對應的所述頂壓板上的約束板的頂面緊密接觸，從而對所述約束板進行豎直方向的限位，并同時解除所述頂壓板與所述升降軸之間的連接；

(5)繼續向下驅動升降軸，并進行步驟(4)；

(6)重復進行步驟(5)，直至所有所述側向壓力傳感器所檢測到的側向壓力都達到設定值；

(7)繼續向下驅動升降軸，通過所述升降軸對所述巖石樣品施加軸向壓力，直至所述巖石樣品破壞，記錄此時所述千斤頂的位移量、軸壓及圍壓值，計算巖石在恒定剛度條件下的三軸抗壓強度。