CN102494953A - 一种轮式承压板试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式承压板试验仪，由加载系统和测量系统组成，加载系统的液压千斤顶安装在两个轮子支撑的轮轴上，根据岩层倾角调整加载角度，实现对不同倾角结构岩体层面进行承压板试验。轮轴上侧固定设置腹板，腹板与液压千斤顶下侧的横梁通过螺栓相连。油泵通过油管与液压千斤顶内部相连，油管上设置压力计，底部承压板中心孔处安放位移计。测量系统的位移计和压力计通过电缆与微机相连，对试验过程中压力变化和岩体不同深度的位移数据进行采集、分析。本发明不仅能够完成垂直或水平方向加载的常规承压板试验，还可以根据岩层产状，灵活调整试验仪的加载方向，具有可扩展性强、现场使用方便的特点。

Description

一种轮式承压板试验仪

技术领域

本发明涉及岩土原位试验装置，特别是涉及一种用于测试岩体变形参数的承压板试验装置。

背景技术

承压板试验是进行岩体变形参数原位测试的常用方法之一，通常在试验平硐内进行。试验原理是采用液压千斤顶通过承压板向岩体施加荷载，测量岩体在各级荷载下变形，根据岩体为半无限体均匀弹性介质的假设，计算岩体的变形参数。承压板试验可分为表面位移法变形试验和中心孔法变形试验两种。

目前用于在地下洞室内进行岩体变形参数原位测试的承压板试验仪由液压千斤顶、承压板、传力柱、压力计、位移计等部分组成。承压试验时，在测试点先放置承压板，然后在承压板上放置传力柱，传力柱再连接液压千斤顶，千斤顶的加载中心与承压板中心重合，液压千斤顶再通过传力柱与另一端的承压板相连，两端的承压板直接与岩体相接，由此构成完整的承压板加载试验系统。液压千斤顶加载后，包括位移计、压力计的测量系统测量岩体受力和变形数据，并输入微机进行处理。

对具有显著各向异性的层状结构岩体，为了确定各层介质弹性模量，需要垂直层面加载以完成承压板试验。受成岩环境和后期构造运动影响，很多层状结构岩体层面都有一定的倾角，所以在进行承压板试验时需根据岩层倾角对承压板试验仪调整加载角度。然而，目前的承压板试验仪在结构上只考虑了垂直和水平两种加载方式，难以适应现场要求。此外，承压板试验仪一般重达数百公斤，在试验平硐的狭小空间内搬运和操作十分不便。

发明内容

针对现有承压板试验仪在使用过程中存在的缺陷，本发明推出一种轮式承压板试验仪，其目的在于，将千斤顶安装在两个轮子支撑的轮轴上，根据岩层倾角调整加载角度，实现对不同倾角结构岩体层面进行承压板试验，而且，试验仪的现场搬运和操作都很便捷。

本发明涉及的轮式承压板试验仪由加载系统和测量系统组成，加载系统包括液压千斤顶、传力柱、承压板、油泵、轮轴、轮子，测量系统包括位移计、压力计、微机。

在液压千斤顶的上下两端分别安装传力柱，传力柱为数根长短不等、可以拼装连接的刚性空心圆柱。传力柱与液压千斤顶以及传力柱与传力柱之间，都由法兰通过螺栓连接。

在液压千斤顶的下侧焊接一对相互平行的横梁，横梁与液压千斤顶的轴线垂直。横梁的上侧成凹形，液压千斤顶下侧的外圆弧与横梁上侧的凹形吻合。液压千斤顶下侧的横梁与轮轴上的腹板相连。

轮轴与两端的轮子轴承相连接，轮轴上侧固定设置腹板，腹板与液压千斤顶下侧的横梁通过螺栓相连接。

油泵通过油管与液压千斤顶内部相连，油管上设置压力计。

底部承压板在中心留有直径80～100mm的圆孔，用以安装位移计。位移计和压力计通过电缆与微机相连，对试验过程中压力变化和岩体不同深度的位移数据进行采集、分析。

本发明涉及的轮式承压板试验仪应用时，液压千斤顶的上下两端分别安装传力柱，传力柱的外端连接承压板，下部的承压板与试验处的岩体基岩面平行，调整设置在轮轴上千斤顶的仰俯角，使千斤顶和传力柱的中心轴线与承压板垂直，即加载方向垂直基岩面，上部的承压板与另一端的砂浆顶板紧贴。通过油泵给千斤顶加载，然后再通过与微机相连的位移计和压力计，对试验过程中压力变化和岩体不同深度的位移数据进行采集、分析。

本发明涉及的轮式承压板试验仪适用范围广泛，既能够完成垂直或水平方向加载的常规承压板试验，又可以根据岩层产状，灵活调整试验仪的加载方向；整套装置的主体结构为可拆卸式，可以根据现场试验条件进行组装，可扩展性强；现场搬运、安装方便，工作效率高。

附图说明

图1是本发明的轮式承压板试验仪结构组成及使用状况示意图；

图2是本发明的轮式承压板试验仪加载系统结构示意图；

图3是图2中轮式承板试验仪液压千斤顶与轮轴连接结构示意图。

附图标记说明：

1、砂浆顶板              2、上承压板      

3、螺栓                  4、传力柱             

 5、液压千斤顶            6、位移计  

 7、电缆                  8、下承压板           

 9、基岩面                10、轮子               

 11、横梁                 12、腹板             

 13、轴承                 14、油泵        

 15、油管                 16、压力计        

 17、电缆                 18、微机

19、测杆                 20、锚头

 21、中心孔               22、轮轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图所示，本发明涉及的轮式承压板试验仪由加载系统和测量系统组成，加载系统包括液压千斤顶5、传力柱4、上承压板2、下承压板8、油泵14、轮轴22、轮子10，测量系统包括位移计6、压力计16、电缆17、测杆19、微机18。

在液压千斤顶5的上下两端分别安装传力柱4，传力柱为数根长短不等、可以拼装连接的刚性空心圆柱。传力柱4与液压千斤顶5以及传力柱与传力柱之间，都由法兰通过螺栓3连接。

在液压千斤顶5的下侧焊接一对相互平行的横梁11，横梁11与液压千斤顶5的轴线垂直。横梁11的上侧成凹形，液压千斤顶5下侧的外圆弧与横梁11上侧的凹形吻合。

轮轴22与两端的轮子10以轴承13相接，轮轴22的中间部位固定设置腹板12，腹板12与液压千斤顶5下侧的横梁11以螺栓3相连。

油泵14通过油管15与液压千斤顶5内部相连，油管15上设置压力计16。

下承压板8在中心留有直径80～100mm的中心孔21，用以安装位移计6。

位移计6和压力计16通过电缆17与微机18相连，对试验过程中压力变化和岩体不同深度的位移数据进行采集、分析。

现场使用本发明时，首先将上承压板2、传力柱4、液压千斤顶5和两端已安装好轮子10的轮轴22用螺栓3依次连接，将试验仪拉到试验场地，调整加载方向，使加载方向垂直基岩面9，并将上承压板2与砂浆顶板1紧贴。

在加载处下部基岩钻孔中安装带有测杆19的多点位移计6，测杆19的端部通过锚头20与岩体相接。然后在液压千斤顶5的下端依次安装传力柱4和下承压板8，使下承压板8与基岩面9平行接触，同时将位移计6的上端通过下承压板8的中心孔21露出。

用油管15将油泵14与液压千斤顶5相连，并在油管15上安装压力计16，分别通过电缆17将压力计16、位移计6与安装好数据采集和分析软件的微机18相连。对试验过程中压力变化和岩体不同深度的位移数据进行采集、分析。

Claims (5)

1.一种轮式承压板试验仪，由加载系统和测量系统组成，加载系统包括液压千斤顶、传力柱、承压板、油泵，在液压千斤顶的上下两端分别安装传力柱，传力柱与液压千斤顶以及传力柱与传力柱之间，都由法兰通过螺栓连接，测量系统包括位移计、压力计、微机，其特征在于：加载系统还包括有两端分别安装轮子的轮轴，液压千斤顶固定在轮轴上，液压千斤顶下侧的横梁与轮轴上的腹板相连。

2.根据权利要求1所述的轮式承压板试验仪，其特征在于：加载系统的轮轴与两端的轮子以轴承相连接。

3.根据权利要求1所述的轮式承压板试验仪，其特征在于：液压千斤顶下侧的横梁为相互平行的一对横梁并与液压千斤顶的轴线垂直，横梁的上侧成凹形，液压千斤顶下侧的外圆弧与横梁上侧的凹形吻合。

4.根据权利要求1所述的轮式承压板试验仪，其特征在于：所述油泵通过油管与液压千斤顶内部相连，油管上设置压力计，压力计通过电缆与微机相连。

5.根据权利要求1所述的轮式承压板试验仪，其特征在于：底部承压板在中心留有直径80～100mm的圆孔，用以安装位移计，位移计通过电缆与微机相连。

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