CN107741364A - 一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法，该试验装置包括轴向压头和侧向加载装置，其中：所述轴向压头包括上压头和下压头，上压头和下压头分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板，两个加载板的外侧均设置有一个液压缸，两个液压缸的外侧均设置有反力架；两个加载板上分别设置有一个第一位移传感器。该装置及方法简化了真三轴试样的密封程序，同时可以一定程度上减少第三主应力σ3方向的摩擦力。

Description

一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法
技术领域
本发明涉及到岩石真三轴压缩力学行为测试领域，特别涉及到长方体岩石试样真三轴试验装置及方法。
背景技术
真三轴压缩试验可以独立地施加三个方向的主应力，可以较好的反映岩石在地层中的真实受力特征，进而可以准确地预测岩石的强度特性，受到学者们的广泛关注，但由于加载边界条件的问题，真三轴试验较难密封和实现。
发明内容
为解决长方体岩石真三轴试验加载及密封问题，本发明的目的是提供一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种长方体岩石试样真三轴试验装置，包括轴向压头和侧向加载装置，其中：
所述轴向压头包括上压头和下压头，上压头和下压头分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；
所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板，两个加载板的外侧均设置有一个液压缸，两个液压缸的外侧均设置有反力架；两个加载板上分别设置有一个第一位移传感器。
所述上压头和下压头的圆形部分上均设置有第一密封圈，方形部分上设置有两个第二密封圈。
所述加载板面向试样的一面的边缘设置有倒角。
还包括一对第二位移传感器，设置于试样的前后两侧，两个第二位移传感器的连线与两个第一位移传感器的连线相互垂直。
一种长方体岩石试样真三轴试验方法，包括以下步骤：
(1)使用胶带将长方体岩石试样的上下端部分别与上压头和下压头固定；
(2)使用热缩管将整个长方体岩石试样及上压头和下压头套住，用热风机将热缩管热缩，使得热缩管与长方体岩石试样、上压头、下压头和密封圈紧密结合；
(3)将液压缸与外部液压源连接；
(4)将侧向加载装置放置在长方体岩石试样的两侧，调整好位置，给液压缸压力，使得加载板与长方体岩石试样结合紧密；
(5)安装第一位移传感器和第二位移传感器；
(6)将步骤(2)安装好的长方体岩石试样推入围压室，充油；
(7)使用外部液压对液压缸进行加压，进而提供第二主应力σ2；
(8)加围压，进而提供第三主应力σ3；
(9)加轴向压力直至试样破坏。
有益效果：本发明在真三轴加载试验的基本原理上，以常规三轴压缩试验的围压室为基础，添加一套侧向液压加载装置，辅以特殊的密封方法，实现了岩石试样的真三轴加载。该真三轴试验装置与其他真三轴设备相比操作简单，经济适用，密封效果好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图中，1-上压头，2-下压头，3-第一密封圈，4-第三密封圈，5-长方体岩石试样，6-加载板，7-液压缸，8-反力架，9-第一位移传感器，10-第二位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为本发明一种长方体岩石试样真三轴试验装置，包括轴向压头和侧向加载装置，其中：
轴向压头包括上压头1和下压头2，上压头1和下压头2分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，方形部分主要作用是贴合岩石试样的方形端面从而传递均匀的压力，圆形部分为方形部分与上端压力室之间的转接，主要作用为保证试样的密封；下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分，方形部分主要作用是贴合岩石试样的方形端面从而传递均匀的压力，圆形部分为方形部分与螺纹部分的转接，主要作用为保证试样的密封，螺纹部分用于与三轴压力设备底座进行固定；上压头1和下压头2的圆形部分上均设置有第一密封圈3，起到密封试样的作用，方形部分上设置有两个第二密封圈4，作用是当圆形部分的第一密封圈3失效后能进行二次保护；
侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板6，两个加载板6的外侧均设置有一个液压缸7，两个液压缸7的外侧均设置有反力架8；两个加载板6上分别设置有一个第一位移传感器9；加载板6面向试样的一面的边缘设置有倒角，从而避免了与上压头1和下压头2的接触；液压缸7可以横向伸缩，配合外部液压源提供的压力可以给试样的第二主应力σ2方向上提供加载；两个第一位移传感器9随着两侧的加载板6的移动而移动，可以测量加载过程中第二主应力σ2方向上的应变；反力架8可以为侧向加载提供反力；同时，还包括，试样的前后两侧设置有一对第二位移传感器10，方便第三主应力σ3方向上应变的测量。两个第二位移传感器10的连线与两个第一位移传感器9的连线相互垂直，
一种长方体岩石试样真三轴试验方法，包括以下步骤：
(1)使用胶带将长方体岩石试样的上下端部分别与上压头1和下压头2固定，上压头1的方形部分与长方体岩石试样5的上端固定，下压头2的方形部分与长方体岩石试样5的下端固定，并在上压头1和下压头2上分别套上一个第一密封圈3和两个第二密封圈4；
(2)使用热缩管将整个长方体岩石试样5及上压头1和下压头2套住，用热风机将热缩管热缩，使得热缩管与长方体岩石试样5、上压头1、下压头2和密封圈紧密结合；
(3)将液压缸7与外部液压源连接；
(4)将侧向加载装置放置在长方体岩石试样的两侧，调整好位置，给液压缸7压力，使得加载板6与长方体岩石试样5结合紧密；
(5)安装第一位移传感器9和第二位移传感器10，并调节，使两个第一位移传感器9对应，位于同一平面，，使两个第二位移传感器10对应，位于同一平面；
(6)将步骤(2)安装好的长方体岩石试样5推入围压室，充油；
(7)使用外部液压对液压缸7进行加压，进而提供第二主应力σ2；
(8)加围压，进而提供第三主应力σ3；
(9)加轴向压力直至试样破坏。
轴向加载(即第一主应力σ1)方向的应变通过上下压头的位移测得，第二主应力σ2方向的应变由安装在加载板两侧的第一位移传感器9测得，第三主应力σ3方向的应变由安装在反力架8上的第三位移传感器10测得。该方法简化了真三轴试样的密封程序，同时可以一定程度上减少第三主应力σ3方向的摩擦力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：包括轴向压头和侧向加载装置，其中：
所述轴向压头包括上压头(1)和下压头(2)，上压头(1)和下压头(2)分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；
所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板(6)，两个加载板(6)的外侧均设置有一个液压缸(7)，两个液压缸(7)的外侧均设置有反力架(8)；两个加载板(6)上分别设置有一个第一位移传感器(9)。
2.根据权利要求1所述的长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：所述上压头(1)和下压头(2)的圆形部分上均设置有第一密封圈(3)，方形部分上设置有两个第二密封圈(4)。
3.根据权利要求1所述的长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：所述加载板(6)面向试样的一面的边缘设置有倒角。
4.根据权利要求1所述的长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：还包括一对第二位移传感器(10)，设置于试样的前后两侧，两个第二位移传感器(10)的连线与两个第一位移传感器(9)的连线相互垂直。
5.一种基于权利要求1-4任一所述装置的长方体岩石试样真三轴试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)使用胶带将长方体岩石试样的上下端部分别与上压头和下压头固定；
(2)使用热缩管将整个长方体岩石试样及上压头和下压头套住，用热风机将热缩管热缩，使得热缩管与长方体岩石试样、上压头、下压头和密封圈紧密结合；
(3)将液压缸与外部液压源连接；
(4)将侧向加载装置放置在长方体岩石试样的两侧，调整好位置，给液压缸压力，使得加载板与长方体岩石试样结合紧密；
(5)安装第一位移传感器和第二位移传感器；
(6)将步骤(2)安装好的长方体岩石试样推入围压室，充油；
(7)使用外部液压对液压缸进行加压，进而提供第二主应力σ2；
(8)加围压，进而提供第三主应力σ3；
(9)加轴向压力直至试样破坏。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109632509A (zh) * 2019-01-14 2019-04-16 浙江大学 超重力真三轴岩石加载实验装置及方法
WO2019080441A1 (zh) * 2017-10-23 2019-05-02 中国矿业大学 一种含预制裂隙长方体岩石常规三轴试验的密封压头及试验方法
WO2019080440A1 (zh) * 2017-10-23 2019-05-02 中国矿业大学 一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法
CN110017763A (zh) * 2019-04-25 2019-07-16 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 一种长方体试样的侧向变形测量系统
CN110095332A (zh) * 2019-03-22 2019-08-06 四川大学 一种三轴霍普金森压杆实验岩石试样密封方法及密封装置
CN111175142A (zh) * 2019-03-22 2020-05-19 湘潭大学 一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法
CN111198136A (zh) * 2020-02-17 2020-05-26 北京科技大学 一种岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统及方法
CN115656220A (zh) * 2022-11-11 2023-01-31 中国矿业大学 一种真三轴应力条件下实时微波破岩试验装置及其方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104677815A (zh) * 2015-03-06 2015-06-03 西南石油大学 真三轴岩石参数测试系统
CN105938070A (zh) * 2016-07-06 2016-09-14 山东大学 一种多功能真三轴岩石钻探测试系统及表征岩体特性的试验方法
CN106018100A (zh) * 2016-07-06 2016-10-12 山东大学 一种多功能真三轴岩石钻探测试系统
CN106289996A (zh) * 2016-10-26 2017-01-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种可进行真假三轴试验的装置
CN106525595A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种可进行真假三轴试验的方法
CN106596281A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 东北大学 一种高压真三轴硬岩恒温时效破裂试验装置及方法
KR101727405B1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-02 전북대학교산학협력단 Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법
CN206192782U (zh) * 2016-10-26 2017-05-24 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种可进行真假三轴试验的装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728895A (en) * 1970-12-18 1973-04-24 Trw Inc Triaxial compression test apparatus
CN102607958B (zh) * 2012-03-22 2014-03-26 中国路桥工程有限责任公司 一种路面半刚性基层材料三向独立加载试验方法及装置
CN103207114B (zh) * 2013-03-08 2015-02-11 山东科技大学 三向刚性加载岩石真三轴仪
CN106404568A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 中国科学院武汉岩土力学研究所 可测量致密岩石气体渗透率的真/假三轴试验装置
CN107741364A (zh) * 2017-10-23 2018-02-27 中国矿业大学 一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104677815A (zh) * 2015-03-06 2015-06-03 西南石油大学 真三轴岩石参数测试系统
KR101727405B1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-02 전북대학교산학협력단 Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법
CN105938070A (zh) * 2016-07-06 2016-09-14 山东大学 一种多功能真三轴岩石钻探测试系统及表征岩体特性的试验方法
CN106018100A (zh) * 2016-07-06 2016-10-12 山东大学 一种多功能真三轴岩石钻探测试系统
CN106289996A (zh) * 2016-10-26 2017-01-04 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种可进行真假三轴试验的装置
CN106525595A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种可进行真假三轴试验的方法
CN206192782U (zh) * 2016-10-26 2017-05-24 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种可进行真假三轴试验的装置
CN106596281A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 东北大学 一种高压真三轴硬岩恒温时效破裂试验装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任松等: "高温三轴盐岩溶解特性试验机研制及应用", 《岩石力学与工程学报》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11085860B2 (en) 2017-10-23 2021-08-10 China University Of Mining And Technology Sealing pressing head for conventional triaxial test of cuboid rocks with pre-existing fissures, and test method
WO2019080441A1 (zh) * 2017-10-23 2019-05-02 中国矿业大学 一种含预制裂隙长方体岩石常规三轴试验的密封压头及试验方法
WO2019080440A1 (zh) * 2017-10-23 2019-05-02 中国矿业大学 一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法
CN109632509A (zh) * 2019-01-14 2019-04-16 浙江大学 超重力真三轴岩石加载实验装置及方法
CN110095332A (zh) * 2019-03-22 2019-08-06 四川大学 一种三轴霍普金森压杆实验岩石试样密封方法及密封装置
CN111175142A (zh) * 2019-03-22 2020-05-19 湘潭大学 一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法
CN111175142B (zh) * 2019-03-22 2023-03-21 湘潭大学 一种冷缩型夹板式岩石围压模拟装置及其标定调整方法
CN111238950A (zh) * 2019-03-22 2020-06-05 湘潭大学 一种岩石围压装置
CN111238950B (zh) * 2019-03-22 2023-03-21 湘潭大学 一种岩石围压装置
CN110017763A (zh) * 2019-04-25 2019-07-16 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 一种长方体试样的侧向变形测量系统
CN110017763B (zh) * 2019-04-25 2021-04-09 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 一种长方体试样的侧向变形测量系统
CN111198136A (zh) * 2020-02-17 2020-05-26 北京科技大学 一种岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统及方法
CN115656220A (zh) * 2022-11-11 2023-01-31 中国矿业大学 一种真三轴应力条件下实时微波破岩试验装置及其方法

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WO2019080440A1 (zh) 2019-05-02

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Application publication date: 20180227

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