CN103776686B - 双轴多功能加卸载实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴多功能加卸载实验系统，包括刚性约束框，刚性约束框内设有两组正交设置的加压装置，刚性约束框的中央设有试件。刚性约束框包括刚性约束边框和刚性底座。加压装置包括加压腔体和加压活塞，加压活塞的伸出端设有多根滚轴，加压装置包括三种规格，三种规格的宽度依次为300mm、150mm、75mm，可以采用加卸压设置方式或直剪设置方式，能实现双轴加载模式、双轴加载后单向卸载模式、直剪模式、循环加卸载模式、双轴加载后单向分步卸载模式等实验模式。结构简易、操作简单实用，可用于土木工程、水电水利、材料科学、煤炭安全开采等领域的科学研究与工程应用等。

Description

双轴多功能加卸载实验系统

技术领域

本发明涉及一种加卸载系统及其操作方法，尤其涉及一种双轴多功能加卸载实验系统。

背景技术

针对当前土木工程中混凝土试样、岩土工程中土样在各种载荷下强度的测定及其科学研究；针对水电水利、煤炭安全开采、地铁隧道等领域巷道围岩强度的测定，特别是巷道爆破掘进、煤层动态开采过程中岩体的破坏规律研究等方面对试验加载设备和系统提出不同的需求。

目前，单轴加载系统、双轴加载系统和三轴加载系统多种多样，但要么结构复杂、操作繁琐且成本昂贵，加卸载模式单一；且对于更能反映煤矿动态开采过程的单向逐步卸载破坏模式、双轴循环加卸载模式等加卸载模式均未能涉及。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简易、操作简单实用的双轴多功能加卸载实验系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的双轴多功能加卸载实验系统，包括刚性约束框，所述刚性约束框内设有两组正交设置的加压装置，所述刚性约束框的中央设有试件。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的双轴多功能加卸载实验系统，由于包括刚性约束框，所述刚性约束框内设有两组正交设置的加压装置，所述刚性约束框的中央设有试件，结构简易、操作简单实用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双轴多功能加卸载实验系统的平面布置结构示意图；

图2为本发明实施例一的加卸压设置方式示意图；

图3为本发明实施例二的直剪设置方式示意图；

图4为本发明实施例中刚性约束框的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例中刚性约束框的侧视结构示意图；

图6为本发明实施例中加压装置B1的俯视剖面结构示意图；

图7为本发明实施例中加压装置B1的侧视剖面结构示意图；

图8为本发明实施例中加压装置B2的俯视剖面结构示意图；

图9为本发明实施例中加压装置B2的侧视剖面结构示意图；

图10为本发明实施例中加压装置B3的俯视剖面结构示意图；

图11为本发明实施例中加压装置B3的侧视剖面结构示意图。

图中：

A-刚性约束框，A1-刚性约束边框，A2-刚性底座，B1、B2、B3-加压装置，C-试件；a-加压腔体，b-加压活塞，c-加压腔头，d-压力表，e-加压阀门，f-橡胶密封圈，g-滚轴。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的双轴多功能加卸载实验系统，其较佳的具体实施方式是：

包括刚性约束框，所述刚性约束框内设有两组正交设置的加压装置，所述刚性约束框的中央设有试件。

所述的刚性约束框包括刚性约束边框和刚性底座，所述刚性约束边框焊接在所述刚性底座上，所述刚性约束边框为内八边形、外正方形结构，所述刚性约束边框和刚性底座的材质为硬质钢材。

所述加压装置包括加压腔体和加压活塞，所述加压腔体的封闭端设有加压腔头，所述加压活塞的伸出端设有多根滚轴，所述滚轴与所述刚性约束边框的内侧壁接触，所述加压腔头与所述试件接触，所述加压活塞的内端与所述加压腔体的内壁之间设有两圈密封圈，所示加压腔体的顶面外壁设有压力表和加压阀门。

所述加压装置包括三种规格，分别为第一加压装置、第二加压装置和第三加压装置，所述第一加压装置、第二加压装置和第三加压装置的高度和长度均相同，所述第一加压装置的宽度为300mm，所述第二加压装置的宽度为150mm，所述第三加压装置的宽度为75mm。

所述两组加压装置的布置方式为加卸压设置方式或直剪设置方式；

所述加卸压设置方式中，两组加压装置分别为两个第一加压装置对轴设置和一个第一加压装置与四个第三加压装置对轴设置；

所述直剪设置方式中，两组加压装置分别为两个第一加压装置对轴设置和两个第二加压装置交错设置。

该系统能实现以下任一种或多种加卸载试验模式：

双轴加载模式、双轴加载后单向卸载模式、直剪模式、循环加卸载模式、双轴加载后单向分步卸载模式；

所述双轴加载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，对两组加压装置同时加压；

所述的双轴加载后单向卸载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，先对两组加压装置同时加压，然后对两个对轴设置的第一加压装置卸压；

所述的直剪模式包括：加压装置采用直剪设置方式，先对两个对轴设置的第一加压装置加压，然后对两个交错设置的第二加压装置加压；

所述的循环加卸载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，对对轴设置的一个第一加压装置和四个第三加压装置加压，同时对两个对轴设置的第一加压装置施加循环荷载；

所述的双轴加载后单向分步卸载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，先对两组加压装置同时加压，然后对四个第三加压装置逐个卸压。

本发明的双轴多功能加卸载实验系统，结构简易、操作简单实用，可用于土木工程、水电水利、材料科学、煤炭安全开采等领域的科学研究与工程应用等。

其有益效果是：

1.系统结构相对简单，取材较为普遍，制作与生产成本较为低廉；

2.两种加压装置设置方式较为灵活与新颖，只需更换加载装置即可在加卸压模式与直剪模式之间切换，无须更换实验设备；

3.系统的多功能性，一种系统能提供多种试验机的功能，体现出本发明的优越性，特别是能其中的双轴加载后单向分步卸载模式可以模拟煤矿动态开采过程中岩体的破坏，这是目前其他任何一种试验机都不具备的功能。

具体实施例：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括刚性约束框A和两组加压装置。

刚性约束框包括刚性约束边框A1和刚性底座A2，所述的刚性约束边框A1和刚性底座A2须采用硬质钢材，所述的刚性约束边框A1为外方形内八边形，外方形边长L1=1800mm，内八边形尺寸L2=400mm，所述的刚性约束边框A1壁厚L3=300mm、壁高h1=300mm。所述的刚性底座A2为与所述刚性约束边框A1等边方形，厚度h2=150mm。所述的刚性约束边框A1和刚性底座A2焊接连接为整体。

所述的两组加压装置双向正交设置于刚性约束边框A1内，每组加压装置可以由三种加压装置B1、B2、B3组合而成。

如图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，三种加压装置B1、B2、B3均为长方体，长L4=300mm。包括加压腔体a、加压活塞b和加压腔头c，所述的加压活塞b长L5=250mm，所述的加压腔体a壁厚10mm，加压腔头c厚L6=100mm。

第一加压装置B1截面尺寸T1=300mm、S1=300mm；第二加压装置B2截面尺寸T2=150mm、S2=300mm；第三加压装置B3截面尺寸T3=75mm、S3=300mm。

所述的加压活塞b的油缸一端附有两层橡胶密封圈f，间距为12mm，第一层距离加压端9mm，另一端由直径为20mm、间距4mm滚轴g构成的可定向滑动的端头。

加压腔体顶面中部设置有压力表d和加压阀门e。

具体实施例中，设有两种加压装置设置方式：一种是如图2所示的加卸压设置方式；另一种是如图3所示的直剪设置方式。

如图2所示，所述的加卸压设置方式上的两组加压装置分别为“B1—B1对轴”和“B1—4XB3对轴”组合。

如图3所示，所述的直剪设置方式上的两组加压装置分别为“B1—B1对轴”和“B2—B2交错”组合。

本发明的双轴多功能加卸载实验系统实现的多功能加卸载试验模式包括：

双轴加载模式、双轴加载后单向卸载模式、直剪模式、循环加卸载模式、双轴加载后单向分步卸载模式。

所述的双轴加载模式，其特点包括：加压装置采用加卸压设置方式，通过加压阀门对双组加压装置“B1—B1”、“B1—4XB3”同时加压。

所述的双轴加载后单向卸载模式，其特点包括：加压装置采用加卸压设置方式，先通过加压阀门对双组加压装置“B1—B1”、“B1—4XB3”同时加压，然后对加压装置“B1—B1”卸压。

所述的直剪模式，其特点包括：加压装置采用直剪设置方式，先通过加压阀门对轴向组加压装置“B1—B1”加压，然后通过加压阀门对交错组加压装置“B2—B2”加压。

所述的循环加卸载模式，其特点包括：加压装置采用加卸压设置方式，通过加压阀门对加压装置“B1—4XB3”加压，同时对加压装置“B1—B1”施加循环荷载。

所述的双轴加载后单向分步卸载模式，其特点包括：加压装置采用加卸压设置方式，先通过加压阀门对双组加压装置“B1—B1”、“B1—4XB3”加压，然后通过加压阀门对加压装置“B1—4XB3”的加压装置“4XB3”分步逐个卸除四个“B3”加压装置压力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种双轴多功能加卸载实验系统，其特征在于，包括刚性约束框，所述刚性约束框内设有两组正交设置的加压装置，所述刚性约束框的中央设有试件；

所述的刚性约束框包括刚性约束边框和刚性底座，所述刚性约束边框焊接在所述刚性底座上，所述刚性约束边框为内八边形、外正方形结构，所述刚性约束边框和刚性底座的材质为硬质钢材；

所述加压装置包括加压腔体和加压活塞，所述加压腔体的封闭端设有加压腔头，所述加压活塞的伸出端设有多根滚轴，所述滚轴与所述刚性约束边框的内侧壁接触，所述加压腔头与所述试件接触，所述加压活塞的内端与所述加压腔体的内壁之间设有两圈密封圈，所示加压腔体的顶面外壁设有压力表和加压阀门；

所述加压装置包括三种规格，分别为第一加压装置、第二加压装置和第三加压装置，所述第一加压装置、第二加压装置和第三加压装置的高度和长度均相同，所述第一加压装置的宽度为300mm，所述第二加压装置的宽度为150mm，所述第三加压装置的宽度为75mm；

所述两组加压装置的布置方式为加卸压设置方式或直剪设置方式；

所述加卸压设置方式中，两组加压装置分别为两个第一加压装置对轴设置和一个第一加压装置与四个第三加压装置对轴设置；

所述直剪设置方式中，两组加压装置分别为两个第一加压装置对轴设置和两个第二加压装置交错设置。

2.根据权利要求1所述的双轴多功能加卸载实验系统，其特征在于，该系统能实现以下任一种或多种加卸载试验模式：

双轴加载模式、双轴加载后单向卸载模式、直剪模式、循环加卸载模式、双轴加载后单向分步卸载模式；

所述双轴加载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，对两组加压装置同时加压；

所述的双轴加载后单向卸载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，先对两组加压装置同时加压，然后对两个对轴设置的第一加压装置卸压；

所述的直剪模式包括：加压装置采用直剪设置方式，先对两个对轴设置的第一加压装置加压，然后对两个交错设置的第二加压装置加压；

所述的循环加卸载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，对对轴设置的一个第一加压装置和四个第三加压装置加压，同时对两个对轴设置的第一加压装置施加循环荷载；

所述的双轴加载后单向分步卸载模式包括：加压装置采用加卸压设置方式，先对两组加压装置同时加压，然后对四个第三加压装置逐个卸压。