CN103983517B - 累积变形加载真三轴试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种累积变形加载真三轴试验箱，包含有底座、箱体、箱盖、液压钢囊和手动压头，所述箱体固定设置于底座，所述箱盖固定在箱体顶部并可拆卸，所述箱体内部中心位置用于放置试件，所述试件四面及顶部设置有多个液压钢囊，所述设置于试件四面和顶部的液压钢囊外围分别设置有垫块，所述液压钢囊通过进油管、出油管与外部油压控制装置的油管连接，所述手动压头设置为两个，分别通过箱体的相邻两侧面旋入箱体内，通过垫块间接对液压钢囊进行挤压。本发明利用具有良好韧性的液压钢囊所产生的变形累积对岩石试件进行“内部加压”，能够进行不同岩性尺寸试件的试验，结构简单，造价低，试验数据精准，操作便捷。

Description

累积变形加载真三轴试验箱

技术领域

本发明涉及岩石力学试验技术领域，具体地说是一种累积变形加载真三轴试验箱。

背景技术

真三轴试验是使岩石试件处于三个主应力不相等的应力组合状态下的三轴压缩试验。可以模拟深部岩石受力的真实状态，从而获得相应的真三轴强度极限，在深部岩石钻进、爆破、地下工程等方面，真三轴强度极限是一个不可缺少的重要参数。

利用真三轴试验进行岩石变形规律的研究，较常规三轴试验更接近岩石的真实应力状态，可以在三向应力状态下，考虑中间主应力的影响，研究岩石的各向异性。

真三轴试验设备自1936年Kjellman设计成功以来，国内外先后研制了多种真三轴试验设备，我国20世纪80年代之前还没有自主研制和引进真三轴试验设备，后来真三轴试验设备的研制和试验研究也主要是在清华大学、同济大学和河海大学进行。

中国科学院武汉岩土力学研究所石露等人发明提供了一种真三轴压力室（CN201110127278.1）可准确高效的对试样进行预加载定位且不会产生偏心。

以上机构研制的实验室用岩石压力机一般由机械、油液或气体为外部压头提供动力，从而对岩石试件施加载荷进行试验，因为外部压头提供动力，三个方向的压头很容易相互影响，同时压头接触面的摩擦力较大，也会对试验产生影响。另一方面，以上试验设备都比较复杂、昂贵，不适宜一般机构推广使用。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种累积变形加载真三轴试验箱，利用具有良好韧性的液压钢囊所产生的变形累积对岩石试件进行“内部加压”，能够进行不同岩性尺寸试件的试验，结构简单，造价低，试验数据精准，操作便捷。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

累积变形加载真三轴试验箱，包含有底座、箱体、箱盖、液压钢囊和手动压头，所述箱体固定设置于底座，所述箱盖固定在箱体顶部并可拆卸，所述箱体内部中心位置用于放置试件，所述试件四面及顶部设置有多个液压钢囊，所述设置于试件四面和顶部的液压钢囊外围分别设置有垫块，所述液压钢囊通过进油管、出油管与外部油压控制装置的油管连接，所述手动压头设置为两个，分别通过箱体的相邻两侧面旋入箱体内，通过垫块间接对液压钢囊进行挤压。

所述箱体呈方体对称结构，其底部四角分别设置有立柱，所述箱盖上设置有与立柱相对应的四个孔，并通过螺母将箱盖固定于箱体顶部。

所述液压钢囊的囊体由两块尺寸相同钢板四周边缘焊接而成，所述液压钢囊的进油管和出油管对称设置，通过箱体底部的孔与外部油压加压装置连接，并且每两个相邻液压钢囊的进油管和出油管交错布置。

所述垫块采用块状垫块或板状垫块。

还包括有肋板，所述肋板分别与箱体和底座固定连接，用于对箱体的支护。

本发明改变传统试验设备中通过压力机等外力给岩石试件施加压力的方式，结构简单，利用设置于箱体内试件周围的液压钢囊产生的变形累积对试件进行“内部加压”，只需与油压加压装置配合使用，可承担岩石的单轴、双轴、三轴加载试验，也可承担岩爆试验，也可通过控制其中单个液压钢囊的油压对试件变形量进行控制，进行岩石卸载试验，结构简单，液压钢囊可根据试件变形量情况加工成适合的尺寸，成本低廉，操作方便但符合试验操作规范，试验数据精准，适宜研究机构推广应用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明纵切面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

如图1和图2所示，该累积变形加载真三轴试验箱，包含有底座10、箱体1、箱盖2、液压钢囊6和手动压头3，所述箱体1固定设置于底座10，所述箱盖2固定在箱体1顶部并可拆卸，所述箱体1内部中心位置用于放置试件，所述试件四面及顶部设置有多个液压钢囊6，所述设置于试件四面和顶部的液压钢囊6外围分别设置有垫块，所述液压钢囊6通过进油管、出油管与外部油压控制装置的油管连接，所述手动压头3设置为两个，分别通过箱体1的相邻两侧面旋入箱体1内，通过垫块间接对液压钢囊6进行挤压。本实施例中，两个手动压头3分别设置于箱体1的右侧面和后侧面。

作为优选的方式，所述箱体1呈方体对称结构，由厚钢板制作而成，其四个侧面板铆接成一体，固定在底座10上，其底部四角分别设置有立柱7，所述箱盖2上设置有与立柱7相对应的四个孔，并通过螺母8将箱盖2固定于箱体1顶部。

作为优选的方式，所述液压钢囊6的囊体由两块尺寸相同钢板四周边缘焊接而成，所述液压钢囊6的进油管和出油管对称设置，通过箱体1底部的孔与外部油压加压装置连接，并且每两个相邻液压钢囊6的进油管和出油管交错布置。不能出现重叠，避免油管之间的挤压，甚至破裂。

作为优选的方式，所述垫块采用块状垫块4或板状垫块5，通过旋转手动压头3将叠加的液压钢囊6之间的空隙最小化。

作为优选的方式，还包括有肋板9，所述肋板9分别与箱体1和底座10固定连接，用于对箱体1的支护。本实施例中肋板9设置为每个侧面两块。

本发明的安装试验过程如下：

1、将岩石试件放于箱体1底部中间，将液压钢囊6、块状垫块4和板状垫块5侧面涂油，减少试验中的摩擦；

2、根据岩石试件的岩性提前预测变形量，选取比岩石试件侧面尺寸略小的多个液压钢囊6，预留变形空隙，保证压缩变形后钢囊之间不会相互咬契产生影响；

3、紧贴液压钢囊6放置块状垫块4或板状垫块5；

4、旋转箱体1后侧面和右侧面的手动压头3，使试件四周液压钢囊6相互紧贴挤压一起，将缝隙最小化；

5、液压钢囊6连接进油管、出油管，将所述进油管、出油管通过箱体1底部洞口引出；

6、在试件上方放置多个液压钢囊6，连接进油管、出油管，选择适当块状垫块4或板状垫块5放于试件上方以超出箱体1高度，加盖箱盖2，用螺母8将箱盖2拧紧固定，并保证其水平；

7、调节油压控制设备，进行试验。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.累积变形加载真三轴试验箱，其特征在于，包含有底座（10）、箱体（1）、箱盖（2）、液压钢囊（6）和手动压头（3），所述箱体（1）固定设置于底座（10）上，所述箱盖（2）固定在箱体（1）顶部并可拆卸，所述箱体（1）内部中心位置用于放置试件，所述试件四面及顶部设置有多个液压钢囊（6），所述设置于试件四面和顶部的液压钢囊（6）外围分别设置有垫块，所述液压钢囊（6）通过进油管、出油管与外部油压控制装置的油管连接，所述液压钢囊（6）的囊体由两块尺寸相同钢板四周边缘焊接而成，所述液压钢囊（6）的进油管和出油管对称设置，通过箱体（1）底部的孔与外部油压加压装置连接，并且每两个相邻液压钢囊（6）的进油管和出油管交错布置，所述手动压头（3）设置为两个，分别通过箱体（1）的相邻两侧面旋入箱体（1）内，通过垫块间接对液压钢囊（6）进行挤压。