CN103226068A - 机械破岩试验平台围压装置 - Google Patents

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Abstract

一种机械破岩试验平台围压装置，属于土工试验机械技术领域，此装置由三个部分组成，控制系统、液压系统及机械部分。其主体为机械部分，是一个钢制试样箱，其中放置试验用试样及液压油缸。液压系统用来对试样施加压力，包括6个液压油缸和1个液压站，控制系统用来控制液压系统对试样施加可调的压力。试验中可以更换不同岩性的试样。

Description

机械破岩试验平台围压装置
技术领域
本发明为机械破岩试验平台围压装置，属于机械破岩试验平台的组成部分，与机械破岩试验平台一起使用时它可以对试样施加双向围压，模拟破岩机械开挖时掌子面岩体受地应力的状态，既可用于隧道掘进机或其它挖掘机械的开挖研究，又可以用于单向（或双向）围压下的岩石侵入试验研究，属于岩石试验机械技术领域。 
背景技术
上世纪七、八十年代以来，全断面岩石掘进机得到空前发展，因具有施工速度快、工作环境友好、施工经济安全等特点，其越来越受到国内外工程界的重视，得到了广泛的认可，被越来越广泛应用于各国的地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设之中。 
机械破岩试验由于其强大的功能，广泛用于地下工程机械开挖工程的机械选型、破岩机理、机械优化设计、优化施工及机械施工速度及造价预测等。由于隧道开挖的深度越来越大，许多隧道位于地质构造复杂地区，隧道及地下工程机械开挖遇到越来越多的地应力问题。目前国外已有类似的三台试验机，但是在这些试验机均不能模拟掌子面岩石受地应力的状态。而在实际的TBM开挖过程中，尤其是在深埋隧道的开挖过程中，地应力对隧道掘进机或其它机械的开挖有显著的影响。本发明主要针对此问题，在试验中对试样施加双向（或单向）围压，直接模拟开挖掌子面岩体受地应力的状态。 
发明内容
本发明提出了一种机械破岩试验平台围压试验，装置主要包括电控系统、液压站和机械部分。该装置与机械破岩试验平台配合使用可以模拟隧道掘进机或反井钻机实际施工当中掌子面所受初始应力的状态，通过改变试样所受压力大小，研究隧道掘进机或其它破岩机械刀具在岩体受初始应力状态下开挖研究，试验结果对实际工程有很强的指导意义。 
为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。此装置包括：电控系统1、液压站2、试样箱3、试样4、压力扩散垫板5、液压油缸6、高强拉杆及螺母7、油缸对顶板8、压力缓冲板9、油缸支架10。其中：电控系统1连接到液压站2，液压站2连接到试样箱3中放置的液压油缸6； 
规定远离试样4的一侧为外侧，逼近试样4的一侧为内侧。液压油缸6三个一组放置在油缸支架10上，共有两组，在试样箱3内相邻的两壁贴紧布置，试样箱3内与放置两组液压油缸6相对的另外两壁上安装固定相应的两组油缸对顶板8，且油缸对顶板8与液压油缸6同轴心；每组液压油缸6和油缸对顶板8的内侧均放置压力扩散垫板5，另外在放置油缸对顶板8的两块扩散垫板5内侧再放置一层压力缓冲板9，最后在试样箱3的最内侧放置试样4；试样箱3相对的两壁用四根高强拉杆及螺母7进行加固。 
本发明具有如下优点： 
本发明可以在试验时对试样在两个方向上分别施加围压；围压大小可根据需要进行调节；在不需要施加围压的情况下，可以方便的将加压装置取出；做完试验后，可以方便的将试样取出；此装置设计简单可行，操作性强。 
附图说明
图1为本发明机械破岩试验平台围压装置的结构示意图； 
图2为试样箱的轴侧示图； 
图3试样箱的上视图； 
图4为图3中A的局部示图； 
图5为图3中B的局部示图； 
图中：1、电控系统，2、液压站，3、试样箱，4、试样，5、压力扩散垫板，6、液压油缸，7、高强拉杆及螺母，8油缸对顶板，9、压力缓冲板，10、油缸支架 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 
如图所示，本发明中机械破岩试验平台围压装置中：电控系统1连接到液压站2，液压站2通过液压软管连接到试样箱3中放置的液压油缸6，试验时由电控系统1控制液压油缸6对试样4施加大小可调的围压； 
规定远离试样4的一侧为外侧，逼近试样4的一侧为内侧。液压油缸6三个一组放置在油缸支架10上，共有两组，在试样箱3内任意相邻的两壁贴紧布置，每组液压油缸6可对试样施加最大20MPa的压力。试样箱3内与放置两组液压油缸6相对的另外两侧壁上用螺栓安装固定相应的两组油缸对顶板8，安装时要求油缸对顶板8与液压油缸6同轴心；每组液压油缸6和油缸对顶板8的 内侧均放置压力扩散垫板5，用来将每组液压油缸6的压力均匀的向试样传递；另外在放置油缸对顶板8的两块扩散垫板5内侧再放置一层压力缓冲板9，以消除力向试样扩散时由于压力扩散垫板5或试样4表面不平而产生的应力集中；最后在试样箱3的最内侧放置试样4，可以放置最大的试样尺寸为1000×1000×600mm；试样箱3相对的两壁用四根高强拉杆及螺母7进行加固，以承受试验过程中液压油缸6对试样箱3的反作用力。 

Claims (2)

1.机械破岩试验平台围压装置，此装置包括：电控系统（1）、液压站（2）、试样箱（3）、试样（4）、压力扩散垫板（5）、液压油缸（6）、高强拉杆及螺母（7）、油缸对顶板（8）、压力缓冲板（9）、油缸支架（10）；其中：
电控系统（1）连接到液压站（2），液压站（2）通过液压软管连接到试样箱（3）中放置的液压油缸（6），试验时由电控系统（1）控制液压油缸（6）对试样（4）施加大小可调的围压；
规定远离试样（4）的一侧为外侧，逼近试样（4）的一侧为内侧；液压油缸（6）三个一组放置在油缸支架（10）上，共有两组，在试样箱（3）内任意相邻的两壁贴紧布置，试样箱（3）内与放置两组液压油缸（6）相对的另外两壁上安装固定相应的两组油缸对顶板（8），且油缸对顶板（8）与液压油缸（6）同轴心；每组液压油缸（6）和油缸对顶板（8）的内侧均放置压力扩散垫板（5），另外在放置油缸对顶板（8）的两块扩散垫板（5）内侧再放置一层压力缓冲板（9），最后在试样箱（3）的最内侧放置试样（4）；试样箱（3）相对的两壁用四根高强拉杆及螺母（7）进行加固，以承受试验过程中液压油缸（6）对试样箱（3）的反作用力。
2.根据权利要求1所述的机械破岩试验平台围压装置，其特征在于：液压油缸（6）可对试样施加最大20MPa的压力。
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