CN103604692A - 一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置，可应用于深埋、高应力状态下的深部洞室工程的模拟试验研究，属于岩土工程技术领域。真三轴试验装置包括第一固定板、第二固定板、第三固定板、千斤顶、连接螺栓、锁紧螺栓、锁紧螺母、支撑板、承压板，第一固定板、第二固定板、两对支撑板和两对承压板组接成了一个简易的真三轴室，和现有的单轴试验仪器配套使用，竖直向荷载可由现有单轴实验仪器提供。本发明可用于含有孔洞的中尺寸试样模拟地下洞室平面应变受力的情况，通过测量孔可观察洞壁破坏过程以及测量洞壁位移，能真实模拟地下洞室受力情况，且结构简单、安装方便，仅需利用现有单轴试验加载设备即可完成试验。

Description

一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置

技术领域

本发明涉及真三轴地下洞室模拟试验装置，特别是一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置。它适用于含有孔洞的试样的真三轴试验研究，属岩土工程技术领域。

背景技术

地下工程的岩土材料处于复杂的三向应力状态，洞室开挖后围岩的破坏情况一直是研究的重点。以往的研究多集中在标准尺寸圆柱体试样的常规三轴试验及标准立方块体的真三轴试验上，试样尺寸较小，且无法模拟洞室围岩的真实受力情况。随着研究的深入，地下洞室围岩壁的受力情况不在局限于完整岩块的试验研究，中大尺寸含有孔洞试样的研究越来越受重视。

中国专利公开号CN200710019066.5，公告日期2008年4月30日，发明名称“一种三向独立加载压力室结构的真三轴仪”，该申请案公开了一种三向独立加载压力室结构的真三轴仪，实现了真三轴仪三个主应力完全分离独立加荷的条件。该真三轴仪针对立方体土样，若要增加岩样尺寸和加大加荷荷载，制作成本和密封要求均会提高。

中国专利公开号CN201210423939.X，公告日期2013年3月13日，发明名称 “中尺寸岩石伺服控制真三轴实验装置”，该申请案公开了一种中尺寸岩石伺服控制真三轴实验装置，采用三向载荷独立伺服控制，能进行复杂应力路径的真三轴试验，且数据全自动采集，能获得全过程应力应变曲线。该真三轴试验装置装备齐全，制作成本相对较高，试验操作较精细，虽适用于中尺寸试样，但由于其压力室完全密封，不便于观察带有孔洞试样的破坏情况。

如上所述，现有的真三轴设备造价相对较高，仪器设备制作精密，且每一种真三轴设备都有各自的适用范围，无法灵活变动。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供了一种结构简单、安装方便、可操作性强的组接式真三轴地下洞室模拟试验装置。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置，所述实验装置由第一固定板、第二固定板、第三固定板、千斤顶、连接螺栓、锁紧螺栓、支撑板、承压板、锁紧螺母组接而成，第一固定板、第二固定板、第三固定板相互平行，通过两对连接螺栓和锁紧螺母连接，千斤顶活动的位于第二固定板和第三固定板之间，支撑板和承压板分别为一对，支撑板和承压板上分别开有同心测量孔，承压板上设置有锁紧螺栓，一对支撑板和承压板相互平行、活动的排列在第一固定板和第二固定板之间，一对承压板位于支撑板的外侧，支撑板和承压板的平面垂直于第一固定板和第二固定板的平面。

由于采用了以上技术方案，本发明的组接式真三轴地下洞室模拟试验装置有以下功能和效果：本发明装置的第一固定板、第二固定板、两对支撑板和两对承压板组接成了一个简易的真三轴室，和现有的单轴试验仪器配套使用，竖直向荷载可由现有单轴实验仪器提供；水平向荷载由千斤顶提供，根据不同荷载需求可选择不同量程的千斤顶；前后水平向变形由连接螺栓杆提供的反力以及锁紧螺栓连接的承压板和支撑板限制，实现了试样的平面应变状态。两对支撑板和承压板中间的测量孔，可用来观察洞壁破坏过程、测量洞壁位移以及进行声发射监测等。本发明制造成本低，结构简单，安装方便，操作性极强，可模拟工程实践中的地下洞室的应力状态，开展地下洞室围岩破坏情况的研究。

附图说明

附图1为本发明装置的结构示意图；

附图2为图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

见附图，一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置，所述试验装置由第一固定板1、第二固定板2、第三固定板3、千斤顶9、连接螺栓11、锁紧螺栓4、支撑板5、承压板6、锁紧螺母8组接而成，第一固定板1、第二固定板2、第三固定板3相互平行，通过两对连接螺栓11和锁紧螺母8连接，第一固定板1和第二固定板2固定试样7，千斤顶9活动的位于第二固定板2和第三固定板3之间，可根据需要选择一个或两个千斤顶9，支撑板5和承压板6分别为一对，支撑板5和承压板6上分别开有同心测量孔10，其作用是用来观察洞壁破坏过程、测量洞壁位移以及进行声发射监测等，承压板6上设置有锁紧螺栓4，一对支撑板5和承压板6相互平行、活动的排列在第一固定板1和第二固定板2之间，一对承压板6位于支撑板5的外侧，支撑板5位于试样7的两侧，支撑板5、承压板6以及试样7的平面垂直于第一固定板1和第二固定板2的平面，支撑板5和承压板6的平面水平长度要小于第一固定板1和第二固定板2之间的距离，以保证第二固定板2有可移动的位移，支撑板5和承压板6的平面竖直高度要小于试样7的高度，以保证上试样7竖直方向上的加载板有可移动的位移。

本发明装置的工作原理：

1、将第一、第二、第三固定板平行放置，用两对连接螺栓连接，并安装上锁紧螺母。

2、将试样放入第一、第二固定板的中心位置，试样的平面与固定板平面垂直，拧紧第二固定板侧的锁紧螺母。

3、将支撑板、承压板分别放入到试样两侧，安装锁紧螺栓。

4、将千斤顶放入第二、第三固定板之间的中心位置，拧紧第三固定板侧的锁紧螺母。

5、协调拧紧两侧承压板上的锁紧螺栓。

6、将组接好的装置放置在单轴加载仪器的加载位置上，试样上端放置加载板，调整位置使加载压头正对试样中心。

7、根据设计加荷路径进行加荷。 

Claims (1)

1.一种组接式真三轴地下洞室模拟试验装置，其特征在于：所述实验装置由第一固定板（1）、第二固定板（2）、第三固定板（3）、千斤顶（9）、连接螺栓（11）、锁紧螺栓（4）、支撑板（5）、承压板（6）、锁紧螺母（8）组接而成，第一固定板（1）、第二固定板（2）、第三固定板（3）相互平行，通过两对连接螺栓（11）和锁紧螺母（8）连接，千斤顶（9）活动的位于第二固定板（2）和第三固定板（3）之间，支撑板（5）和承压板（6）分别为一对，支撑板（5）和承压板（6）上分别开有同心测量孔（10），承压板（6）上设置有锁紧螺栓（4），一对支撑板（5）和承压板（6）相互平行、活动的排列在第一固定板（1）和第二固定板（2）之间，一对承压板（6）位于支撑板（5）的外侧，支撑板（5）和承压板（6）的平面垂直于第一固定板（1）和第二固定板（2）的平面。

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