CN110631932A - 一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置,包括底座、设置在底座上的三轴仪外体框架；还包括三轴仪体外框架内从下而上设置的加载主油缸、小车轨道、送样小车、支撑座、上部活塞杆；还包括两个设置于所述上部活塞杆两侧的传力装置；一围压桶包围所述上部活塞杆及传力装置；所述支撑座与上部活塞杆之间放置有岩样，所述岩样与支撑座之间还设置有下压头；每个所述的传力装置的末端还连接有扰动装置；所述三轴仪外体框架的顶部设置有上部横梁。应用本技术方案可实现满足不同高地应力和动力扰动因素的协同作用要求。
Description
技术领域
本发明涉及岩石力学实验技术领域，具体是指一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置。
背景技术
随着我国基础建设的大力推进和浅层资源的日益短缺，浅层的隧道开挖、地铁修建、支护边坡、矿山开采、水利枢纽、地下管廊等工程建设和深层的矿物开挖都离不开对于岩体开挖的学术研究和工程处理，而开挖过程中常伴随着扰动作用，研究开挖后外层裸露岩石在各种复杂条件作用下受扰动作用的力学性质和破碎特性，深入了解当岩石受侧向扰动后的破坏机理以及受侧向扰动过程当中裂纹发育真实状况，能够更科学、更有效地指导岩体工程实践和预防工程灾害，这种室内试验是十分有必要的，具有极高的科学价值。不少学者对隧道工程做了大量研究，因为体量原因但绝大多数集中在数值模拟方面，而试验也只是大多加载轴向扰动，但侧向扰动这一问题却没引起足够的重视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，实现满足不同高地应力和动力扰动因素的协同作用要求。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置,包括底座、设置在底座上的三轴仪外体框架；还包括三轴仪体外框架内从下而上设置的加载主油缸、小车轨道、送样小车、支撑座、上部活塞杆；还包括两个设置于所述上部活塞杆两侧的传力装置；一围压桶包围所述上部活塞杆及传力装置；所述支撑座与上部活塞杆之间放置有岩样，所述岩样与支撑座之间还设置有下压头；每个所述的传力装置的末端还连接有扰动装置；所述三轴仪外体框架的顶部设置有上部横梁。
在一较佳的实施例中，所述扰动装置具体包括一L型导管，所述L型导管的横向管内设置有扰动杆，所述扰动杆的一端固定于一带受力传感器的第一活塞，所述扰动杆还设置于一第一复位弹簧的内部，所述第一复位弹簧的一端抵接所述第一活塞，所述第一复位弹簧的另一端抵接所述第二卡位板；所述第一活塞背向所述第一复位弹簧的一面抵接所述第一卡位板；所述L型导管还包括竖向管，所述竖向管靠近所述横向管的末端延伸出一进油导管，所述进油导管上还设置有第一阀门；所述竖向管远离所述横向管的一端设置有卡槽。
在一较佳的实施例中，所述传力装置具体包括一传力导管，所述传力导管的一端设置有合金杆，所述合金杆远离所述传力导管的一端设置有受锤钢块；所述合金杆的另一端固定于一设置在所述传力导管内部的第二活塞上，所述传力导管的内部还设置有第一限位部及第二限位部，所述第一限位部与第二限位部之间还设置有第二复位弹簧，所述合金杆远离所述受锤钢块的一端插入所述第二复位弹簧设置；
所述传力导管的另一端还设置有弹簧卡位器，所述弹簧卡位器设置有钢珠；所述弹簧卡位器插入所述扰动装置中所述竖向管的卡槽，所述钢珠陷入所述卡槽内实现所述传力装置与扰动装置的连接；
所述传力导管的侧壁延伸形成一出油导管，所述出油导管的末端设置有第二阀门。
在一较佳的实施例中，所述传力导管设置有合金杆的一端穿过所述上部横梁设置；所述上部横梁上还设置有锤击装置；所述锤击装置具体包括半圆刻度盘、以及沿半圆刻度盘的弧形方向转动的转动装置；所述转动装置包括固定端及转动件，所述固定端固定连接有一固定支架，所述转动件连接有一重锤。
在一较佳的实施例中，将岩样装好放在支撑座上固定后，送样小车将岩石推送至规定位置，加载主油缸加载将岩样抬升至与上部活塞杆接触后停止上升。
在一较佳的实施例中，将第一阀门与第二阀门打开，将进油导管接入油桶出油口，出油导管另一端接入油桶回油口，开动出油气泵充油，待出油导管有油溢出到第二阀门后，关闭出油气泵，关闭第一阀门与第二阀门，充油完成后，加载轴向应力至预定值。
在一较佳的实施例中，左右两边扰动装置中，同步启动转动装置使重锤到预设位置，当到达预设位置时，关闭转动装置，重锤迅速下落，敲击受锤钢块，合金杆带动第二活塞迅速下滑，传力导管和L型导管内的油分别被第二活塞挤压，迅速冲击第一活塞，第一活塞带动扰动杆运动，最终两侧扰动杆同时冲击试验岩样。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置,增加了对岩石的侧向扰动功能对科研新方向的研究是极为重要的。改进后的三轴仪可精准的对岩样施加不同强度的扰动，能够满足岩石力学试验对于岩样侧向扰动的要求，使试验以更加准确和严谨的科学方法预测工程风险，其改装装置结构简单、使用方便，便于推广到室内岩石力学试验领域。
附图说明
图1为本发明优选实施例中整体结构主剖视图；
图2为本发明优选实施例中锤击装置示意图；
图3为本发明优选实施例中扰动装置示意图；
图4为本发明优选实施例中传力装置示意图；
图5为本发明优选实施例扰动装置与传力装置连接示意图；
图6为本发明优选实施例扰动装置与传力装置连接局部放大示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置,参考图1至6，包括底座1、设置在底座1上的三轴仪外体框架15；还包括三轴仪体外框架内从下而上设置的加载主油缸2、小车轨道3、送样小车4、支撑座5、上部活塞杆8；所述支撑座5上还设置有定位槽6，用于送样小车4的定位；还包括两个设置于所述上部活塞杆8两侧的传力装置11；一围压桶7包围所述上部活塞杆8及传力装置11；所述支撑座5与上部活塞杆8之间放置有岩样13，所述岩样13与支撑座5之间还设置有下压头14；每个所述的传力装置11的末端还连接有扰动装置12；所述三轴仪外体框架的顶部设置有上部横梁9。
所述扰动装置12具体包括一L型导管121，所述L型导管121的横向管内设置有扰动杆129，所述扰动杆129的一端固定于一带受力传感器的第一活塞124，所述扰动杆129还设置于一第一复位弹簧127的内部，所述第一复位弹簧127的一端抵接所述第一活塞124，所述第一复位弹簧127的另一端抵接所述第二卡位板128；所述第一活塞124背向所述第一复位弹簧127的一面抵接所述第一卡位板123；所述L型导管121还包括竖向管，所述竖向管靠近所述横向管的末端延伸出一进油导管126，所述进油导管126上还设置有第一阀门125；所述竖向管远离所述横向管的一端设置有卡槽122。
所述传力装置11具体包括一传力导管117，所述传力导管117的一端设置有合金杆112，所述合金杆112远离所述传力导管117的一端设置有受锤钢块111；所述合金杆112的另一端固定于一设置在所述传力导管117内部的第二活塞116上，所述传力导管117的内部还设置有第一限位部113及第二限位部115，所述第一限位部113与第二限位部115之间还设置有第二复位弹簧114，所述合金杆112远离所述受锤钢块111的一端插入所述第二复位弹簧114设置；
所述传力导管117的另一端还设置有弹簧卡位器1110，所述弹簧卡位器1110设置有钢珠1111；所述弹簧卡位器1110插入所述扰动装置12中所述竖向管的卡槽122，所述钢珠1111陷入所述卡槽122内实现所述传力装置11与扰动装置12的连接；先按住弹簧卡位器1110两边半圆小钢珠1111，使其缩进内部，后将扰动装置12向上滑到预留的卡槽122处，两部分即安装完成。
所述传力导管117的侧壁延伸形成一出油导管118，所述出油导管118的末端设置有第二阀门119。
所述传力导管117设置有合金杆112的一端穿过所述上部横梁9设置；所述上部横梁9上还设置有锤击装置10；所述锤击装置10具体包括半圆刻度盘101、以及沿半圆刻度盘101的弧形方向转动的转动装置103；所述转动装置103包括固定端及转动件，所述固定端固定连接有一固定支架104，所述转动件连接有一重锤102。
将岩样13装好放在支撑座5上固定后，送样小车4将岩石推送至规定位置，加载主油缸2加载将岩样13抬升至与上部活塞杆8接触后停止上升。
将第一阀门125与第二阀门119打开，将进油导管126接入油桶出油口，出油导管118另一端接入油桶回油口，开动出油气泵充油，待出油导管118有油溢出到第二阀门119后，关闭出油气泵，关闭第一阀门125与第二阀门119，充油完成后，加载轴向应力至预定值。
左右两边扰动装置12中，同步启动转动装置使重锤到预设位置，当到达预设位置时，关闭转动装置，重锤迅速下落，敲击受锤钢块111，合金杆112带动第二活塞116迅速下滑，传力导管117和L型导管121内的油分别被第二活塞116挤压，迅速冲击第一活塞124，第一活塞124带动扰动杆129运动，最终两侧扰动杆129同时冲击试验岩样13，造成岩样13受侧向扰动劣化，也防止岩样13因受单侧扰动错位。
本发明提供了一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置,增加了对岩石的侧向扰动功能对科研新方向的研究是极为重要的。改进后的三轴仪可精准的对岩样13施加不同强度的扰动，能够满足岩石力学试验对于岩样13侧向扰动的要求，使试验以更加准确和严谨的科学方法预测工程风险，其改装装置结构简单、使用方便，便于推广到室内岩石力学试验领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置,其特征在于包括底座、设置在底座上的三轴仪外体框架；还包括三轴仪体外框架内从下而上设置的加载主油缸、小车轨道、送样小车、支撑座、上部活塞杆；还包括两个设置于所述上部活塞杆两侧的传力装置；一围压桶包围所述上部活塞杆及传力装置；所述支撑座与上部活塞杆之间放置有岩样，所述岩样与支撑座之间还设置有下压头；每个所述的传力装置的末端还连接有扰动装置；所述三轴仪外体框架的顶部设置有上部横梁。
2.根据权利要求1所述的基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，其特征在于，所述扰动装置具体包括一L型导管，所述L型导管的横向管内设置有扰动杆，所述扰动杆的一端固定于一带受力传感器的第一活塞，所述扰动杆还设置于一第一复位弹簧的内部，所述第一复位弹簧的一端抵接所述第一活塞，所述第一复位弹簧的另一端抵接所述第二卡位板；所述第一活塞背向所述第一复位弹簧的一面抵接所述第一卡位板；所述L型导管还包括竖向管，所述竖向管靠近所述横向管的末端延伸出一进油导管，所述进油导管上还设置有第一阀门；所述竖向管远离所述横向管的一端设置有卡槽。
3.根据权利要求2所述的基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，其特征在于，所述传力装置具体包括一传力导管，所述传力导管的一端设置有合金杆，所述合金杆远离所述传力导管的一端设置有受锤钢块；所述合金杆的另一端固定于一设置在所述传力导管内部的第二活塞上，所述传力导管的内部还设置有第一限位部及第二限位部，所述第一限位部与第二限位部之间还设置有第二复位弹簧，所述合金杆远离所述受锤钢块的一端插入所述第二复位弹簧设置；
所述传力导管的另一端还设置有弹簧卡位器，所述弹簧卡位器设置有钢珠；所述弹簧卡位器插入所述扰动装置中所述竖向管的卡槽，所述钢珠陷入所述卡槽内实现所述传力装置与扰动装置的连接；
所述传力导管的侧壁延伸形成一出油导管，所述出油导管的末端设置有第二阀门。
4.根据权利要求3所述的基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，其特征在于，所述传力导管设置有合金杆的一端穿过所述上部横梁设置；所述上部横梁上还设置有锤击装置；所述锤击装置具体包括半圆刻度盘、以及沿半圆刻度盘的弧形方向转动的转动装置；所述转动装置包括固定端及转动件，所述固定端固定连接有一固定支架，所述转动件连接有一重锤。
5.根据权利要求4所述的基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，其特征在于，将岩样装好放在支撑座上固定后，送样小车将岩石推送至规定位置，加载主油缸加载将岩样抬升至与上部活塞杆接触后停止上升。
6.根据权利要求5所述的基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，其特征在于，将第一阀门与第二阀门打开，将进油导管接入油桶出油口，出油导管另一端接入油桶回油口，开动出油气泵充油，待出油导管有油溢出到第二阀门后，关闭出油气泵，关闭第一阀门与第二阀门，充油完成后，加载轴向应力至预定值。
7.根据权利要求6所述的基于岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置，其特征在于，左右两边扰动装置中，同步启动转动装置使重锤到预设位置，当到达预设位置时，关闭转动装置，重锤迅速下落，敲击受锤钢块，合金杆带动第二活塞迅速下滑，传力导管和L型导管内的油分别被第二活塞挤压，迅速冲击第一活塞，第一活塞带动扰动杆运动，最终两侧扰动杆同时冲击试验岩样。
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