CN102607955B - 裂隙岩体双轴压缩试验装置 - Google Patents

裂隙岩体双轴压缩试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102607955B
CN102607955B CN201210036902.1A CN201210036902A CN102607955B CN 102607955 B CN102607955 B CN 102607955B CN 201210036902 A CN201210036902 A CN 201210036902A CN 102607955 B CN102607955 B CN 102607955B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction frame
pressure rod
shear stress
stress reaction
pressing head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210036902.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102607955A (zh
Inventor
章广成
朱志明
程昊
梁烨
胡学军
侯赠
黄亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201210036902.1A priority Critical patent/CN102607955B/zh
Publication of CN102607955A publication Critical patent/CN102607955A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102607955B publication Critical patent/CN102607955B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明涉及裂隙岩体双轴压缩试验装置，主要包括剪应力反力架、垂直于剪应力反力架底板的正应力反力架、位于正应力反力架两侧的正应力加固架、垂直于剪应力反力架且可沿垂直方向移动的剪应力加压杆、垂直于正应力反力架且可沿水平方向移动的正应力加压杆和万向压头；其中，正应力反力架和剪应力反力架之间为中空立方体空间；剪应力加压杆穿过剪应力反力架的上板后伸入空间内、并悬空设置向下万向压头，正应力加压杆穿过正应力反力架后伸入空间内、并悬空设置垂直朝向空间内侧的万向压头；万向压头上均设置定位装置；两万向压头之间为用于试样放置的开放式立方体空间。适用矩形裂隙岩体，便于摄像机观察，可直接在岩表贴附应变片。

Description

裂隙岩体双轴压缩试验装置
技术领域
本发明涉及岩体力学试验装置领域，具体涉及矩形岩体的双轴压缩试验，通过试验可得到岩体的力学参数，并可直接对岩体破坏和裂纹扩展进行观察。
背景技术
试验是研究岩体破坏机理最好的方法之一，观察到的试验现象和得到的试验结果是研究岩体破坏机理的基础。传统压缩试验仪的缺陷主要表现在：
(1)传统的单轴压缩试验装置无法添加横向压力，三轴压缩试验仪则无法针对矩形岩体进行试验。
(2)利用剪切盒做裂隙岩体的剪切破坏试验，不易观察到整个裂隙破坏贯通的演化过程，且这些试验重点反映剪切荷载的作用效应，对于裂纹长度、裂纹方向、排列方式，以及裂纹状态(闭合或张开)对压剪断裂及其裂纹尖端应力场的影响缺乏深入研究。
(3)市场有特定的双轴压缩试验仪器，比如：BLA双轴双向电液伺服多功能试验机、CSS-283混凝土双轴徐变试验机和WAW-C系列微机控制电液伺服万能试验机等仪器市场价格均需几十万元；造价高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的裂隙岩体双轴压缩试验装置，克服目前传统双轴压缩试验装置构造复杂、使用繁琐、成本高缺陷，并可直接对岩体破坏和裂纹扩展进行观察。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
裂隙岩体双轴压缩试验装置，其特征在于：主要包括剪应力反力架、垂直于剪应力反力架底板的正应力反力架、位于正应力反力架两侧的正应力加固架、垂直于剪应力反力架且可沿垂直方向移动的剪应力加压杆、垂直于正应力反力架且可沿水平方向移动的的正应力加压杆和万向压头；其中，正应力反力架和剪应力反力架之间为中空立方体空间；剪应力加压杆穿过剪应力反力架的上板后伸入空间内、并悬空设置向下万向压头，正应力加压杆穿过正应力反力架后伸入空间内、并悬空设置垂直朝向空间内侧的万向压头；万向压头上均设置定位装置；两万向压头之间为用于试样放置的开放式立方体空间。
所述的剪应力反力架的上板和底板均为矩形，上板长度小于底板；两侧的正应力加固架分别置于上板和底部的同侧边缘之间，呈等腰梯形。
万向压头为矩形块，矩形块上表面为中间呈球形凸起的斜面，底面为平面，其中一个侧面的定位点固定所述定位装置。
所述该球形凸起与加压杆端部的圆槽配合接触并可在圆槽内转动调整万向压头朝向。
所述定位装置为L型折板，L型折板的其中一片固定于万向压头的侧面，另一片的底面与万向压头的底面平齐。
剪应力加压杆的万向压头上设置两个轴向应变位移定位点，该两个点以加压杆的中心呈轴对称；正应力加压杆的万向压头上设置两个横向应变位移定位点，该两个点以加压杆的中心呈轴对称。
装置横向由加压油缸提供动力经加压杆传递压力提供围压，轴向由压力机提供压力，结构简单，造价低。横向直接由正应力加压杆的外端头与加压油缸连接；轴向由压力机与剪应力加压杆对接。
其中，正应力反力架与正应力加压杆协同作用，主要在对试样施加轴向剪应力时，辅助压力机进行加载。
剪应力反力架与剪应力加压杆协同作用，主要在对试样施加横向正应力时，辅助加压油缸进行加载。
所述正应力反力架功能是在使用压力机施加轴向剪应力时为装置提供轴向反力，所述剪应力反力架功能是在使用加压油缸施加横向正应力时为装置提供横向反力，所述正应力加固架对正应力反力架进行加固。所述正应力加压杆传递加压油缸提供的横向应力，所述剪应力加压杆传递压力机提供的轴向应力，所述万向压头作用于试样上的加载面，所述横向(轴向)应变位移定位点用于确定试样加载时横向(轴向)的应变位移。
该装置能实现横向和轴向加压，以达到双向受荷效果。将矩形体岩块试样放置于空间内，通过横向的加压油缸加压，将压力控制在某一预先设定的压力值水平；然后将轴向压头放置于岩样顶端，调整辅机装料系统，使得压头顶部的球形凸起恰好位于加压杆的圆槽中，给岩块试样以轴向压力，最终实现双向受压。
本发明的有益效果在于：
(1)适用于矩形体的裂隙岩体试样加载试验。
(2)不同于以往岩样全封闭式加载环境，便于通过高速摄像机观察裂隙岩体在加载过程中裂纹扩展及岩桥破坏特征。
(3)试验装置作用过程中，有两个对立临空面，可以根据需要直接在岩石表面贴附应变片等监测手段，更利于分析岩石表明的应力应变规律。
附图说明：
图1为本发明一个实施例的试验装置结构示意图(透视图)
图2为图1的主视图。
图3为图1的局部剖视图(俯视图)。
图中：1-正应力反力架，2-剪应力反力架，3-剪应力加压杆，4-正应力加压杆，-正应力加固架，6-万向压头，7-轴向应变位移定位点，8-横向应变位移定位点。
具体实施方式：
以下结合实施实例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
如图所示，根据本发明实施的裂隙岩体双轴压缩试验装置，其特征在于：主要包括剪应力(轴向)反力架2、垂直于剪应力反力架2底板的正应力(横向)反力架1、位于正应力反力架1两侧的正应力加固架5、垂直于剪应力反力架2且可沿垂直方向移动的剪应力加压杆3、垂直于正应力反力架1且可沿水平方向移动的的正应力加压杆4和万向压头6；其中，正应力反力架1和剪应力反力架2之间为中空立方体空间；剪应力加压杆3穿过剪应力反力架2的上板后伸入空间内、并悬空设置向下万向压头6，正应力加压杆4穿过正应力反力架1后伸入空间内、并悬空设置垂直朝向空间内侧的万向压头6；万向压头6上均设置定位装置；两万向压头6之间为试样放置立方体空间。
万向压头6为矩形块，矩形块上表面为中间凸起的斜面，底面为平面，其中一个侧面的定位点固定所述定位装置；所述定位装置为L型折板，L型折板的其中一片固定于万向压头6的侧面，另一片的底面与万向压头6的底面平齐。
剪应力加压杆3的万向压头6上设置两个轴向应变位移定位点7，该两个点以加压杆3的中心呈轴对称；正应力加压杆4的万向压头6上设置两个横向应变位移定位点8，该两个点以加压杆4的中心呈轴对称。
所述的剪应力反力架2的上板和底板均为矩形，上板长度小于底板；两侧的正应力加固架5分别置于上板和底部的同侧边缘之间，呈等腰梯形。
压头6顶部为球形凸起，该球形凸起与加压杆端部的圆槽配合接触。
其中，正应力反力架1与正应力加压杆4协同作用，主要在对试样施加轴向剪应力时，辅助压力机进行加载。
剪应力反力架2与剪应力加压杆3协同作用，主要在对试样施加横向正应力时，辅助加压油缸进行加载。
万向压头6可以在试样加载产生应变过程中随试样的变化而调整方向，以保证与试样接触面平行。
作为一种辅机装料系统，装置本身没有动力系统，横向直接由正应力加压杆4的外端头与加压油缸连接，为试样提供横向正应力。加压油缸可施加压力值范围为6-7兆帕。轴向由压力机通过剪应力加压杆3提供压力。
本装置的操作方法及工作原理如下。
使用方法：
a)将利用磨料水射流切割技术加工花岗岩制备的裂隙岩体试样(矩形岩体)放入装置中，试样加载面(顶面和一侧面)位于万向压头6之间，对向侧面贴近正应力反力架1，试样底面位于剪应力反力架2底板上并保持水平状态；
b)调节加压杆3、4和万向压头6，将试样固定；
c)将装置放置在压力机的下部支撑端，水平放置，调整压力机上部加载端高度，使剪应力加压杆3衔接的万向压头6恰好接触试样为宜；
d)根据需要，在试样表面贴附应变片等监测仪；
e)在正应力加压杆4上外接加压油缸，调整加压油缸施加应力值到预定值；
f)压力机工作，采用预定加压方式进行轴向加压，直至试样破坏；
g)加压过程中使用高速摄像机对试验裂纹扩展和变形破坏过程进行观察和记录。、
借助该双轴压缩试验装置可以对矩形岩体进行双轴压缩试验，最大压力值为所采用的压力机(Instron-1346刚性伺服压力机)加载系统的最大压力。通过试验可以得到岩体单轴抗压强度、双轴抗压强度、应力应变曲线等。并且由于装置未封闭，可以通过高速摄像机观察岩体破坏过程。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.裂隙岩体双轴压缩试验装置，其特征在于：主要包括剪应力反力架、垂直于剪应力反力架底板的正应力反力架、位于正应力反力架两侧的正应力加固架、垂直于剪应力反力架且可沿垂直方向移动的剪应力加压杆、垂直于正应力反力架且可沿水平方向移动的的正应力加压杆和万向压头；其中，正应力反力架和剪应力反力架之间为中空立方体空间；剪应力加压杆穿过剪应力反力架的上板后伸入空间内、并悬空设置向下万向压头，正应力加压杆穿过正应力反力架后伸入空间内、并悬空设置垂直朝向空间内侧的万向压头；万向压头上均设置定位装置；所述定位装置为L型折板，L型折板的其中一片固定于万向压头的侧面，另一片的底面与万向压头的底面平齐；两万向压头之间为用于试样放置的开放式立方体空间；所述的剪应力反力架的上板和底板均为矩形，上板长度小于底板；两侧的正应力加固架分别置于上板和底部的同侧边缘之间，呈等腰梯形；万向压头为矩形块，矩形块上表面为中间呈球形凸起的斜面，底面为平面，其中一个侧面的定位点固定所述定位装置。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：万向压头顶部为球形凸起，该球形凸起与加压杆端部的圆槽配合接触并可在圆槽内转动调整万向压头朝向。
3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：剪应力加压杆的万向压头上设置两个轴向应变位移定位点，该两个点以加压杆的中心呈轴对称；正应力加压杆的万向压头上设置两个横向应变位移定位点，该两个点以加压杆的中心呈轴对称。
4.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：装置横向直接由正应力加压杆的外端头与加压油缸连接；轴向由压力机与剪应力加压杆对接。
5.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于：装置横向直接由正应力加压杆的外端头与加压油缸连接；轴向由压力机与剪应力加压杆对接。
CN201210036902.1A 2012-02-17 2012-02-17 裂隙岩体双轴压缩试验装置 Expired - Fee Related CN102607955B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210036902.1A CN102607955B (zh) 2012-02-17 2012-02-17 裂隙岩体双轴压缩试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210036902.1A CN102607955B (zh) 2012-02-17 2012-02-17 裂隙岩体双轴压缩试验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102607955A CN102607955A (zh) 2012-07-25
CN102607955B true CN102607955B (zh) 2014-09-17

Family

ID=46525516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210036902.1A Expired - Fee Related CN102607955B (zh) 2012-02-17 2012-02-17 裂隙岩体双轴压缩试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102607955B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593412C1 (ru) * 2015-04-15 2016-08-10 Евгений Васильевич Лодус Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103439189B (zh) * 2013-08-22 2016-07-06 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种应力－水流－化学耦合下的岩石双轴压缩细观试验装置
CN103776686B (zh) * 2014-01-28 2016-03-02 中国矿业大学(北京) 双轴多功能加卸载实验系统
CN104237014B (zh) * 2014-10-17 2017-02-15 清华大学苏州汽车研究院（相城） 一种高速动态压缩试验装置
CN104237015B (zh) * 2014-10-17 2016-08-17 清华大学苏州汽车研究院（相城） 高速动态压缩试验的装置
CN104237016B (zh) * 2014-10-17 2016-08-24 清华大学苏州汽车研究院（相城） 高速动态压缩试验装置
CN104677807B (zh) * 2015-04-01 2018-05-04 河南理工大学 一种大尺寸土样真三轴渗流特性与强度试验装置
CN104897473A (zh) * 2015-07-01 2015-09-09 山东理工大学 岩石应力松弛试验装置及试验方法
CN105424473A (zh) * 2016-01-22 2016-03-23 华北理工大学 充填体三轴加卸载破坏过程试验装置及其试验方法
CN105784507B (zh) * 2016-05-19 2019-07-23 中国地质大学（武汉） 一种岩体结构面干湿循环直剪仪
CN106053221A (zh) * 2016-05-24 2016-10-26 南华大学 一种用于矩形岩块双向加载试验的装置
CN106226156A (zh) * 2016-09-21 2016-12-14 中国矿业大学(北京) 一种动静组合加载条件下的煤岩试件夹具
CN108732026A (zh) * 2018-07-31 2018-11-02 湖南科技大学 一种带侧压的岩石劈裂加载试验装置及试验方法
CN109507035B (zh) * 2018-12-13 2021-10-15 浙江礼显试验仪器制造有限公司 一种测量物体抗压强度的试验机
CN110686886A (zh) * 2019-11-06 2020-01-14 徐州瑞益晟机械有限公司 一种用于研究塔吊标准节新型结构的检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU628428A1 (ru) * 1976-11-01 1978-10-15 Войсковая часть 51105 Устройство дл определени механических характеристик образивов при их трехосном сжатии
CN101907547A (zh) * 2010-07-05 2010-12-08 清华大学 双轴压缩试验设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0862111A (ja) * 1994-08-24 1996-03-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧縮装置
JP2003050188A (ja) * 2001-08-06 2003-02-21 Ichiro Shimizu 二軸圧縮装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU628428A1 (ru) * 1976-11-01 1978-10-15 Войсковая часть 51105 Устройство дл определени механических характеристик образивов при их трехосном сжатии
CN101907547A (zh) * 2010-07-05 2010-12-08 清华大学 双轴压缩试验设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2003-50188A 2003.02.21
JP特开平8-62111A 1996.03.08

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593412C1 (ru) * 2015-04-15 2016-08-10 Евгений Васильевич Лодус Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород

Also Published As

Publication number Publication date
CN102607955A (zh) 2012-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102607955B (zh) 裂隙岩体双轴压缩试验装置
CN103969107A (zh) 高压伺服动真三轴试验机
JP6165838B2 (ja) 大変形引張力試験システム
CN105973722A (zh) 岩体不连续面恒定法向刚度剪切试验装置及其试验方法
CN102980816B (zh) 土体剪切断裂破坏试验装置及方法
CN104833590B (zh) 岩石ii型断裂韧度测试方法
CN105319130B (zh) 一种测试节理岩体压剪性能的试验方法
WO2013143152A1 (zh) 模拟冲击型岩爆实验设备
CN203798658U (zh) 高压伺服动真三轴试验机
CN206496988U (zh) 一种岩石拉伸及压缩双面剪切试验装置
CN106290007A (zh) 一种岩石拉伸及压缩双面剪切试验装置及方法
CN104062104A (zh) 航空发动机压气机叶片疲劳循环试验装置
CN105277441A (zh) 一种大尺寸长方体煤岩试样长期承载试验监测装置
CN201464350U (zh) 一种混凝土梁加载试验装置
KR20160057002A (ko) 진삼축 압력 하에서 암석 강도 및 변형 측정장치
CN104089822A (zh) 深部开采采动应力场演变过程试验方法
CN106290023A (zh) 岩体循环剪切试验装置及试验方法
CN107179242B (zh) 一种简易手动真三轴仪
CN106289745A (zh) 复合材料板簧高低温疲劳和侧倾性能测试台架
CN108375503A (zh) 一种机械强度测试装置
CN105466768B (zh) 一种尺寸可调的预紧力落锤式冲击试验机板状试件夹具
CN103207114A (zh) 三向刚性加载岩石真三轴仪
CN103674727B (zh) 一种检测电池弯曲强度的方法及其装置
CN101982753B (zh) 一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置
CN104502212A (zh) 混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140917

Termination date: 20170217