[發明專利]一種可實現深井充填材料成形的真三軸剛柔混合加載裝置

有效

• 申請號: 202211629411.8
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115628989B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 張希巍;薛淳元
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02;G01N1/28
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及深井充填試驗技術領域，特別是指一種可實現深井充填材料成形的真三軸剛柔混合加載裝置，包括反力框架，反力框架前側以可拆卸的方式安裝前側柔性加載組件，反力框架后側以可拆卸的方式安裝后側柔性加載組件；其中，前側柔性加載組件包括前壓塊，前壓塊面向反力框架的一側設置前乳膠膜，前乳膠膜與前壓塊之間形成第一柔性承壓囊；后側柔性加載組件包括后壓塊，后壓塊面向反力框架的一側設置后乳膠膜，后乳膠膜與后壓塊之間形成第二柔性承壓囊。本發明既可以對充填體原位澆筑成形，又可以對充填體進行真三軸剛柔混合加載試驗，避免澆筑后充填體從模具中取樣后的應力松弛，以及充填體的物理損壞。

技術領域

本發明涉及深井充填試驗技術領域，特別是指一種可實現深井充填材料成形的真三軸剛柔混合加載裝置。

背景技術

金屬礦資源是經濟發展的重要物質基礎，淺部金屬礦資源經過長期大規模開采已接近枯竭，隨著國家深地戰略的實施，為匹配金屬資源的高位需求，金屬礦開發必然轉向深部開采。

深井充填采礦方法是控制深部采場地壓和安全開采的最有效方法之一。深井充填體的物理邊界隨著回采順序變化以及采場地壓平衡建立，其應力狀態在三維應力空間內（,為最大主應力、為中間主應力，為最小主應力）變化，深井充填體的穩定性是受多軸應力狀態影響和控制的。采用單軸壓縮強度指標不能匹配充填體的應力活動過程，且常規三軸試驗儀器（）不能模擬實際工程中充填體所處的三向應力狀態和經歷的真實應力路徑，其得到的應力變形關系和強度參數未充分考慮中主應力的影響，在深井充填工程應用過程中存在較大的局限性。

相對的，真三軸試驗（）可以更全面、更真實地反映充填體單元在三向受力狀態下的變形規律、各向異性特征，可用于研究充填體的應力應變特性及驗證和發展本構模型等。傳統的真三軸加載力系的實現主要有“三剛型”和“兩剛一柔型”兩種設計方案，考慮到充填體強度和變形特性，以及試樣加工的特殊性，亟需匹配充填體力學特性的便捷型真三軸加載裝置。

傳統使用軟巖或者硬土的真三軸儀器可以執行深井充填體真三軸試驗，但是存在諸多局限性，在試樣（充填體）制備方面，試樣（充填體）需要從模具去取出，導致試樣（充填體）原生的內應力消失，試樣（充填體）的微觀結構發生改變從而影響試驗結果；在試樣（充填體）安裝方面，試樣（充填體）需要安裝橡膠膜，該過程容易物理損壞試樣（充填體）；在儀器要求方面，需要一個高剛度壓力室，并且需要反復加卸承壓流體，試驗步驟復雜繁瑣效率低下。

發明內容

為了解決現有技術中深井充填材料真三軸加載試驗過程中，制備的充填體從模具取出，導致充填體原生的內應力消失的技術問題，本發明的一個實施例提供了一種可實現深井充填材料成形的真三軸剛柔混合加載裝置，所述真三軸剛柔混合加載裝置包括反力框架，所述反力框架左側以可拆卸的方式安裝左壓塊，右側以可拆卸的方式安裝右壓塊，底部以可拆卸的方式安裝下壓塊；

所述反力框架前側以可拆卸的方式安裝前側柔性加載組件，所述反力框架后側以可拆卸的方式安裝后側柔性加載組件；

其中，所述前側柔性加載組件包括前壓塊，所述前壓塊面向所述反力框架的一側設置前乳膠膜，所述前乳膠膜與所述前壓塊之間形成第一柔性承壓囊；

所述后側柔性加載組件包括后壓塊，所述后壓塊面向所述反力框架的一側設置后乳膠膜，所述后乳膠膜與所述后壓塊之間形成第二柔性承壓囊；

所述反力框架頂部以活動的方式嵌入上壓塊，當所述反力框架頂部嵌入所述上壓塊時，所述反力框架內部形成密閉的空腔。

在一個較佳的實施例中，所述前側柔性加載組件還包括前墊圈和前壓板，

所述前墊圈外周開設多個前墊圈螺孔，所述前乳膠膜外周開設多個前乳膠膜螺孔，所述前壓塊外周開設多個前壓塊螺孔，所述前壓板外周開設多個第一前壓板螺孔，

所述前墊圈、所述前乳膠膜、所述前壓塊和所述前壓板，通過緊固螺栓穿過所述前墊圈螺孔、所述前乳膠膜螺孔、所述前壓塊螺孔和所述第一前壓板螺孔固定在一起。