CN111366473A - 一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法 - Google Patents
一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111366473A CN111366473A CN202010288859.2A CN202010288859A CN111366473A CN 111366473 A CN111366473 A CN 111366473A CN 202010288859 A CN202010288859 A CN 202010288859A CN 111366473 A CN111366473 A CN 111366473A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frame
- oil
- flexible
- rock mass
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
- G01N3/12—Pressure testing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/62—Manufacturing, calibrating, or repairing devices used in investigations covered by the preceding subgroups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/003—Generation of the force
- G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
- G01N2203/0048—Hydraulic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/026—Specifications of the specimen
- G01N2203/0262—Shape of the specimen
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/026—Specifications of the specimen
- G01N2203/0262—Shape of the specimen
- G01N2203/0266—Cylindrical specimens
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/026—Specifications of the specimen
- G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
- G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明提供一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法,所述岩体试验柔性油缸包括内钢框、外钢框、以及设于内钢框和外钢框之间的承压油囊,内钢框和外钢框通过螺栓栓体连接,螺栓栓体中设有与油腔连通的中空的油孔,油腔的液压油由螺栓栓体中空的油孔注入和引出,所述承压油囊为一次脱模制成,所述岩体试验柔性油缸用于围设在岩体试样外围进行柔性加载试验。本发明柔性油缸中的承压油囊采用一次脱模制成,承压油囊四周边框和加油的侧面由内钢框、外钢框夹持后焊接,因而面向岩体的侧面是无焊缝的,承压油囊膨胀加压时不易爆裂漏油、使用寿命长,具有较强的安全性、可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域,具体是一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法。
背景技术
岩体三轴试验是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载,进而求取岩体力学参数的试验方法,是岩土工程勘察的重要手段。室内岩石力学实验可采用长方体试块或圆柱体试块,而现场岩体三轴试验受试验设备的限制,均采用长方体试样进行试验。岩体三轴试验根据模型表面荷载施加方式的不同可以分为刚性加载和柔性加载。刚性加载采用钢垫板与岩体接触并采用千斤顶施加荷载,柔性加载则采用液压油囊进行加载,两者已有方案的设备截面均设计为长方形或圆形,不能运用在圆柱体试样中,现场试验尚无采用圆柱体试样的案例。
柔性加载可对岩体试样表面施加均匀荷载,液压油囊随与岩体协同变形且不改变边界应力条件,是理论上优选的实验方案。传统的柔性承压板采用两块方形铁皮沿边框焊接成长方体储油腔,加油时四周均变形膨胀、出力不集中。储油腔边框处于临空状态,加油时易沿焊接点爆裂、可靠性差、使用寿命短;另外铁皮加压变形大,储油腔上的油嘴与铁皮接触部位易产生漏油点,导致油压不稳,因而不适应大型高地应力的加载要求。
现有的柔性加载方案多采用柔性承压囊(橡胶囊或橡胶囊垫)传递外部的刚性荷载,可以施加均匀荷载。承压囊需具备柔性以便与岩体试样协同变形,同时又要具备一定刚性才能施加足够强度的荷载,因此制作麻烦、使用寿命短,一般只能一次性使用,且施加的荷载难以准确计量,只能通过等效面积进行换算。因此需设计新型柔性加载装置,该装置能运用在圆柱体试样中,同时也能克服现有技术的缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明提供一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法,可使得承压油囊膨胀加压时不易爆裂漏油、使用寿命长,具有较强的安全性、可靠性。
一种岩体试验柔性油缸,包括内钢框、外钢框、以及设于内钢框和外钢框之间的承压油囊,内钢框与承压油囊形成油腔,内钢框和外钢框通过螺栓栓体连接,螺栓栓体中设有与油腔连通的中空的油孔,油腔的液压油由螺栓栓体中空的油孔注入和引出,所述承压油囊为一次脱模制成,所述岩体试验柔性油缸用于围设在岩体试样外围进行柔性加载试验。
进一步的,所述岩体试验柔性油缸设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,或者所述柔性油缸设计为给长方体试样提供荷载的方形。
进一步的,螺栓栓体采用垫片和螺帽进行固定。
进一步的,螺栓栓体中空的油孔通过加油管与外部油泵的加油口和退油口连接,加油管路中间设有油压表。
一种带有柔性油缸的岩体试验加载系统,包括柔性油缸、反力框架,所述柔性油缸包括内钢框、外钢框、以及设于内钢框和外钢框之间的承压油囊,内钢框与承压油囊形成油腔,内钢框和外钢框通过螺栓栓体连接,螺栓栓体中设有与油腔连通的中空的油孔,油腔的液压油由螺栓栓体中空的油孔注入和引出,所述承压油囊为一次脱模制成,所述岩体试验柔性油缸用于围设在岩体试样外围进行柔性加载试验;反力框架安装于柔性油缸外部,用于给柔性油缸提供反力支撑。
进一步的,螺栓栓体中空的油孔通过加油管与外部油泵的加油口和退油口连接,加油管路中间设有油压表。
进一步的,反力框架由至少三个框架以上下叠放的方式组成,各框架之间无连接。
进一步的,所述反力框架包括第一框架、第二框架、第三框架和第四框架,第一框架和第二框架之间设有油道孔,第二框架和第三框架设有测量孔,第三框架和第四框架设有油道孔,每个反力框架上对称分布有至少两个限位孔,其中油道孔是柔性油缸的油孔与外部油泵连接的通道,测量孔用于安设测量设备,测量设备的测头通过测量孔与岩体试样直接接触,限位孔中安装有限位杆件。
进一步的,所述柔性油缸设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,反力框架设计为给环形柔性油缸提供反力的环形;或者所述柔性油缸设计为给长方体试样提供荷载的方形,所述反力框架设计为给方形柔性油缸提供反力的方形。
一种岩体试验加载系统的安装方法,包括如下步骤:
步骤一、安装柔性油缸
将螺栓栓体插入内钢框,然后放入承压油囊;
沿着内钢框边缘折叠承压油囊,形成焊缝,焊接后磨平;
在承压油囊外侧放入外钢框,螺栓栓体从外钢框穿出后使用安装垫片和螺帽紧固;
柔性油缸设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,或者设计为给长方体试样提供荷载的方形;
步骤二、组装柔性油缸以及反力框架
所述反力框架包括第一框架、第二框架、第三框架和第四框架,第一框架和第二框架之间设有油道孔,第二框架和第三框架设有测量孔,第三框架和第四框架设有八个油道孔,每个反力框架上对称分布有四个限位孔,其中油道孔是柔性油缸的油孔与外部油泵连接的通道,测量孔用于安设测量设备,测量设备的测头通过测量孔与岩体试样直接接触,限位孔用于安装限位杆件;
当柔性油缸为环形时,反力框架对应设计为环形;
其组装步骤如下:首先制作圆柱体岩体试样,安装第一框架,在四个限位孔中分别安装四根限位杆件;在圆柱体岩体试样和第一框架之间分别安装四个环形柔性油缸;调整第二框架的位置,待第二框架与第一框架相同位置的限位孔在同一平面后放下第二框架;调整第三框架的位置,待第三框架与第二框架相同位置的限位孔在同一平面后放下第三框架;在圆柱体岩体试样和第三框架之间分别安装其余四个环形柔性油缸;采用油管分别连接八个环形柔性油缸的所有油道孔,在与进油油道孔连接的油管上安装油压表,将所有油管连入到外部油泵,在反力框架的测量孔中安装千分表,千分表测头穿过环形柔性油缸的凹槽与圆柱体岩体试样侧面接触,且测杆指向圆柱体岩体试样的圆心;
当柔性油缸为方形时,反力框架对应设计为方形;
其组装步骤如下:首先制作长方体岩体试样,安装第一框架,在四个限位孔中分别安装四根限位杆件;在长方体岩体试样和第一框架之间分别安装四个方形柔性油缸;调整第二框架的位置,待第二框架与第一框架相同位置的限位孔在同一平面后放下第二框架;调整第三框架的位置,待第三框架与第二框架相同位置的限位孔在同一平面后放下第三框架;在长方体岩体试样和第三框架之间分别安装其余四个方形柔性油缸;采用油管分别连接八个方形柔性油缸的所有油道孔,在与进油油道孔连接的油管上安装油压表,把所有油管连入到外部油泵,在反力框架的测量孔中安装千分表,千分表测头穿过方形柔性油缸的凹槽与长方体岩体试样4侧面接触,且测杆与长方体岩体试样的侧面垂直。
本发明具有如下有益效果:
1、本发明柔性油缸中的承压油囊采用一次脱模制成,承压油囊四周边框和加油的侧面由两块钢框夹持后焊接,因而面向岩体的侧面是无焊缝的,承压油囊膨胀加压时不易爆裂漏油、使用寿命长,具有较强的安全性、可靠性;
2、本发明承压油囊四周边框由两块钢框夹持,可限制承压油囊的侧向膨胀,只允许承压油囊朝着岩体试样膨胀加压,荷载施加集中;承压油囊两块钢框采用螺栓连接固定,螺栓栓体中设有中空的油道由于注入、引出液压油,承压油囊加压时,螺栓栓体和钢框之间无变形、不漏油,提高了油压施加的效率和额定压力;
3、本发明柔性油缸与外部油泵的加压管路之间可设有油压表,实时测量腔内油压,而采用柔性囊垫加压时,囊垫要发生变形、无法直接测量压力,只能采用面积换算的间接计算压力方式,导致实际施加在岩体试样的应力难以评估,本发明直接测量其结果更为准确,有利于精确控制施加在岩体试样上的压力;
4、本发明采用工程现场原位制作的岩体试样(截面面积700cm2及以上),试件尺寸大、且含有原生的结构面及微裂隙,相比室内岩块试样或人工制作的试样,试验成果更加符合工程实际情况;
5、本发明可采用方形柔性油缸及方形框架进行传统长方体试样的试验,也可采用环形柔性油缸及环形框架进行新型圆柱体试样的试验,进一步拓宽了岩体试验的应用范围;
6、本发明柔性油缸和反力框架结构简单、合理,可便捷地运输到工程现场进行安装与拆卸,具有较强的实用性;
附图说明
图1为本发明带有柔性油缸的岩体试验加载系统实施例一的横截面结构示意图;
图2为本发明带有柔性油缸的岩体试验加载系统实施例一的轴截面结构示意图;
图3为本发明柔性油缸其中一个实施例(环形柔性油缸)的横截面结构示意图;
图4为本发明柔性油缸其中一个实施例(环形柔性油缸)的正视图;
图5为本发明柔性油缸其中一个实施例(环形柔性油缸)的环形框架正视图;
图6为本发明柔性油缸另外一个实施例(方形柔性油缸)的横截面结构示意图;
图7为本发明带有柔性油缸的岩体试验加载系统实施例二的横截面结构示意图;
图8(a)为本发明岩体试验加载系统安装时的承压油囊展开示意图;
图8(b)为本发明岩体试验加载系统安装时的螺栓栓体插入内钢框的示意图;
图8(c)为本发明岩体试验加载系统安装时的承压油囊折叠后焊接的示意图;
图8(d)为本发明岩体试验加载系统安装时安装外钢框的示意图。
图中:1—柔性油缸,1a—外钢框,1b—内钢框,1c—承压油囊,1d—油腔,1e—螺栓栓体,1f—垫片,1g—螺帽,1h—油孔,1i—焊缝,2—反力框架,2a—第一框架,2b—第二框架,2c—第三框架,2d—第四框架,2e—油道孔,2f—测量孔,2g—限位孔,3—限位杆件,4—岩体试样,5—油压表。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1,本发明一种岩体试验加载系统实施例一,包括柔性油缸1、反力框架2、油压表5。所述柔性油缸1用于与岩体试样4直接接触,用于施加柔性荷载,反力框架2安装于柔性油缸1外部,用于给柔性油缸1提供反力支撑,反力框架2内设有限位杆件3,用于限制安装及试验过程中反力框架2的位移。
如图3及图4所示,所述柔性油缸1包括内钢框1b和外钢框1a,两者之间设有承压油囊1c,内钢框1b与承压油囊1c形成油腔1d,内钢框1b和外钢框1a通过螺栓栓体1e连接。螺栓栓体1e中设有与油腔1d连通的中空的油孔1h,油腔1d的液压油由螺栓栓体1e中空的油孔1h注入和引出,螺栓栓体1e采用垫片1f和螺帽1g进行固定。
本实施例中所述柔性油缸1设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,使用时一个岩体试样需要上下两层柔性油缸,每层可使用多个(例如四个)柔性油缸,围设在待测岩体试样4(本实施例为圆柱体,截面面积在700cm2及以上,试样在现场原位制作)外围,反力框架2只需大于岩体试样高度即可。
本实施例对应环形柔性油缸1,将反力框架2设计为给环形柔性油缸1提供反力的环形。反力框架2由至少三个框架以上下叠放的方式组成,具体数量可根据实际需要设计,只要方便安装就行,各框架之间无连接。如图5所示,本实施例中所述反力框架2包括第一框架2a、第二框架2b、第三框架2c和第四框架2d,第一框架2a和第二框架2b之间设有八个油道孔2e,第二框架2b和第三框架2c设有四个测量孔2f,第三框架2c和第四框架2d设有八个油道孔2e。每个反力框架2上对称分布有四个限位孔2g(如图1或者图7所示),用于安装限位杆件3。
所述反力框架2的油道孔2e是柔性油缸1的油孔1h与外部油泵连接的通道。测量孔2f用于安设测量设备,测量设备的测头通过测量孔2f与岩体试样直接接触,以测量岩体试验过程中的试样变形。所述限位杆件3安装在反力框架2的限位孔2g中,辅助安装每个反力框架,同时控制四个反力框架的平面位置,避免上下框架之间的偏差。
所述柔性油缸1中的承压油囊1c采用高强度高弹性材料如钛合金一次脱模制成,并采用内钢框1b和外钢框1a夹持承压油囊1c,这样设计了降低承压油囊1c的侧向膨胀,且承压油囊1c不易爆裂,稳定性好。
所述柔性油缸1内钢框1b和外钢框1a采用高强度材料如Q460钢一次脱模制成,承压油囊1c与两者紧密接触但不粘接,在承压油囊1c伸出部位磨圆两个钢框的棱边,避免在加压和退压过程中钢框尖锐的棱角挤爆油缸。柔性油缸1一侧边框中部为半凹环形(如图4所示),作为安设测量设备的通道。
所述柔性油缸1有两个螺栓栓体1e,用于固定内钢框1b和外钢框1a,螺栓栓体1e中空的油孔1h通过加油管与外部油泵的加油口和退油口连接,加油管路中间设有油压表5(如图2所示),可实时测量柔性油缸1内液压油的压力。
如图6及图7所示,在另一实施例中,所述柔性油缸1设计为给长方体试样提供荷载的方形,对应的,所述反力框架2设计为给方形柔性油缸提供反力的方形。
请一并参阅图8(a)-图8(d),本发明实施例还提供一种岩体试验加载系统的安装方法,包括如下步骤:
步骤一、安装柔性油缸1
将螺栓栓体1e插入内钢框1b,然后放入承压油囊1c,承压油囊1c的展开结构如图8(a)所示;
沿着内钢框1b边缘折叠承压油囊1c,形成如图8(c)中所示焊缝1i,焊接后磨平;
在承压油囊1c外侧放入外钢框1a,螺栓栓体1e从外钢框1a穿出后使用安装垫片1f和螺帽1g紧固,如图8(d)所示。
柔性油缸1可设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,或者设计为给长方体试样提供荷载的方形。
步骤二、组装柔性油缸1以及反力框架2
所述反力框架2包括第一框架2a、第二框架2b、第三框架2c和第四框架2d,第一框架2a和第二框架2b之间设有油道孔2e,第二框架2b和第三框架2c设有测量孔2f,第三框架2c和第四框架2d设有油道孔2e,每个反力框架2上对称分布有至少两个限位孔2g,其中油道孔2e是柔性油缸1的油孔1h与外部油泵连接的通道,测量孔2f用于安设测量设备,限位孔2g用于安装限位杆件3;
当柔性油缸1为环形时,反力框架2对应设计为环形;
其组装步骤如下:首先制作圆柱体岩体试样4,安装第一框架2a,在四个限位孔2g中分别安装四根限位杆件3;在圆柱体岩体试样4和第一框架2a之间分别安装四个环形柔性油缸1;调整第二框架2b的位置,待第二框架2b与第一框架2a相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第二框架2b;调整第三框架2c的位置,待第三框架2c与第二框架2b相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第三框架2c;在圆柱体岩体试样4和第三框架2c之间分别安装其余四个环形柔性油缸1;采用油管分别连接八个环形柔性油缸1的所有油道孔2e,在与进油油道孔2e连接的油管上安装油压表5,将所有油管连入到外部油泵。在反力框架2的测量孔2f中安装千分表,千分表测头穿过环形柔性油缸1的凹槽与圆柱体岩体试样4侧面接触,且测杆指向圆柱体岩体试样4的圆心;
当柔性油缸1为方形时,反力框架2对应设计为方形;
其组装步骤如下:首先制作长方体岩体试样4,安装第一框架2a,在四个限位孔2g中分别安装四根限位杆件3;在长方体岩体试样4和第一框架2a之间分别安装四个方形柔性油缸1;调整第二框架2b的位置,待第二框架2b与第一框架2a相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第二框架2b;调整第三框架2c的位置,待第三框架2c与第二框架2b相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第三框架2c;在长方体岩体试样4和第三框架2c之间分别安装其余四个方形柔性油缸1;采用油管分别连接八个方形柔性油缸1的所有油道孔2e,在与进油油道孔2e连接的油管上安装油压表5,把所有油管连入到外部油泵,在反力框架2的测量孔2f中安装千分表,千分表测头穿过方形柔性油缸1的凹槽与长方体岩体试样4侧面接触,且测杆与长方体岩体试样4的侧面垂直。
下面以两个具体试验实例对本发明进行详细说明:
实例一、现场试验采用圆柱体岩体试样
1、设计形状
如图3和图4所示提供一种环形柔性油缸,内钢框1b、外钢框1a和承压油囊1c均设计为环形,含圆形底座的螺栓栓体1e依次穿过内钢框1b、承压油囊1c和外钢框1a,然后采用垫片1f和螺帽1g进行固定。内钢框1b与承压油囊1c形成油腔1d,通过螺栓栓体1e中空的油孔1h注入和引出液压油。
如图5所示提供一种环形反力框架,第一框架2a和第二框架2b、第三框架2c和第四框架2d之间均设有八个油道孔2e,环形框架2油道孔2e与环形柔性油缸油孔1h在相同位置。第二框架2b和第三框架2c之间设有四个对称的测量孔2f,每个环形框架2均设有四个对称的限位孔2g。
2、安装步骤
如图1、图2所示,制作圆柱体岩体试样4,安装第一框架2a,在四个限位孔2g中分别安装四根限位杆件3;在圆柱体岩体试样4和第一框架2a之间分别安装四个环形柔性油缸1;调整第二框架2b的位置,待第二框架2b与第一框架2a相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第二框架2b;调整第三框架2c的位置,待第三框架2c与第二框架2b相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第三框架2c;在圆柱体岩体试样4和第三框架2c之间分别安装其余四个环形柔性油缸1;采用油管分别连接八个环形柔性油缸1的所有油道孔2e,在与进油油道孔2e连接的油管上安装油压表5,将所有油管连入到外部油泵。在反力框架2的测量孔2f中安装千分表,千分表测头穿过环形柔性油缸1的凹槽与圆柱体岩体试样4侧面接触,且测杆指向圆柱体岩体试样4的圆心。
3、设计参数
圆柱体岩体试样4的直径为30cm,高度为60cm;柔性油缸1为1/4半圆环形,内钢框1a厚度2cm,外钢框1a厚度2cm,额定压力35Mpa,反力框架2为环形,厚度5cm,高度62cm;限位杆件3的直径3cm,长度62cm;
实例二、现场试验采用长方体岩体试样
1、设计形状
如图6所示提供一种方形柔性油缸,内钢框1b、外钢框1a和承压油囊1c均设计为方形,含圆形底座的螺栓栓体1e依次穿过内钢框1b、承压油囊1c和外钢框1a,然后采用垫片1f和螺帽1g进行固定。内钢框1b与承压油囊1c形成油腔1d,通过螺栓栓体1e中空的油孔1h注入和引出液压油。
提供一种方形框架,第一框架2a和第二框架2b、第三框架2c和第四框架2d之间均设有八个油道孔2e,方形框架2油道孔2e与方形柔性油缸油孔1h在相同位置。第二框架2b和第三框架2c之间设有四个对称的测量孔2f,每个方形框架2均设有四个对称的限位孔2g。
2、安装步骤
如图7所示,制作长方体岩体试样4,安装第一框架2a,在四个限位孔2g中分别安装四根限位杆件3;在长方体岩体试样4和第一框架2a之间分别安装四个方形柔性油缸1;调整第二框架2b的位置,待第二框架2b与第一框架2a相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第二框架2b;调整第三框架2c的位置,待第三框架2c与第二框架2b相同位置的限位孔2g在同一平面后放下第三框架2c;在长方体岩体试样4和第三框架2c之间分别安装其余四个方形柔性油缸1;采用油管分别连接八个方形柔性油缸1的所有油道孔2e,在与进油油道孔2e连接的油管上安装油压表5,把所有油管连入到外部油泵。在反力框架2的测量孔2f中安装千分表,千分表测头穿过方形柔性油缸1的凹槽与长方体岩体试样4侧面接触,且测杆与长方体岩体试样4的侧面垂直。
3、设计参数
长方体岩体试样4的截面为正方形边长为30cm,高度为60cm;柔性油缸1为方形,边长为30cm,内钢框1b厚度2cm,外钢框1a厚度2cm,额定压力35Mpa,反力框架2为方形,厚度5cm,高度62cm;限位杆件3的直径3cm,长度62cm。
本发明可设计不同形状的柔性油缸,能同时运用在长方体试样和圆柱体试样中,同时具备加载压力大、不易漏油、使用寿命长、直接测压等特点。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,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的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种岩体试验柔性油缸,其特征在于:包括内钢框(1b)、外钢框(1a)、以及设于内钢框(1b)和外钢框(1a)之间的承压油囊(1c),内钢框(1b)与承压油囊(1c)形成油腔(1d),内钢框(1b)和外钢框(1a)通过螺栓栓体(1e)连接,螺栓栓体(1e)中设有与油腔(1d)连通的中空的油孔(1h),油腔(1d)的液压油由螺栓栓体(1e)中空的油孔(1h)注入和引出,所述承压油囊(1c)为一次脱模制成,所述岩体试验柔性油缸用于围设在岩体试样(4)外围进行柔性加载试验。
2.如权利要求1所述的岩体试验柔性油缸,其特征在于:所述岩体试验柔性油缸设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,或者所述柔性油缸设计为给长方体试样提供荷载的方形。
3.如权利要求1所述的岩体试验柔性油缸,其特征在于:螺栓栓体(1e)采用垫片(1f)和螺帽(1g)进行固定。
4.如权利要求1所述的岩体试验柔性油缸,其特征在于:螺栓栓体(1e)中空的油孔(1h)通过加油管与外部油泵的加油口和退油口连接,加油管路中间设有油压表(5)。
5.一种带有柔性油缸的岩体试验加载系统,其特征在于:包括柔性油缸(1)、反力框架(2),所述柔性油缸包括内钢框(1b)、外钢框(1a)、以及设于内钢框(1b)和外钢框(1a)之间的承压油囊(1c),内钢框(1b)与承压油囊(1c)形成油腔(1d),内钢框(1b)和外钢框(1a)通过螺栓栓体(1e)连接,螺栓栓体(1e)中设有与油腔(1d)连通的中空的油孔(1h),油腔(1d)的液压油由螺栓栓体(1e)中空的油孔(1h)注入和引出,所述承压油囊(1c)为一次脱模制成,所述岩体试验柔性油缸用于围设在岩体试样(4)外围进行柔性加载试验;反力框架(2)安装于柔性油缸(1)外部,用于给柔性油缸(1)提供反力支撑。
6.如权利要求5所述的岩体试验加载系统,其特征在于:螺栓栓体(1e)中空的油孔(1h)通过加油管与外部油泵的加油口和退油口连接,加油管路中间设有油压表(5)。
7.如权利要求5所述的岩体试验加载系统,其特征在于:反力框架(2)由至少三个框架以上下叠放的方式组成,各框架之间无连接。
8.如权利要求7所述的岩体试验加载系统,其特征在于:所述反力框架(2)包括第一框架(2a)、第二框架(2b)、第三框架(2c)和第四框架(2d),第一框架(2a)和第二框架(2b)之间设有油道孔(2e),第二框架(2b)和第三框架(2c)设有测量孔(2f),第三框架(2c)和第四框架(2d)设有油道孔(2e),每个反力框架(2)上对称分布有至少两个限位孔(2g),其中油道孔(2e)是柔性油缸(1)的油孔(1h)与外部油泵连接的通道,测量孔(2f)用于安设测量设备,测量设备的测头通过测量孔(2f)与岩体试样直接接触,限位孔(2g)中安装有限位杆件(3)。
9.如权利要求5-8中任一项所述的岩体试验加载系统,其特征在于:所述柔性油缸(1)设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,反力框架(2)设计为给环形柔性油缸(1)提供反力的环形;或者所述柔性油缸(1)设计为给长方体试样提供荷载的方形,所述反力框架(2)设计为给方形柔性油缸提供反力的方形。
10.一种岩体试验加载系统的安装方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一、安装柔性油缸(1)
将螺栓栓体(1e)插入内钢框(1b),然后放入承压油囊(1c);
沿着内钢框(1b)边缘折叠承压油囊(1c),形成焊缝(1i),焊接后磨平;
在承压油囊(1c)外侧放入外钢框(1a),螺栓栓体(1e)从外钢框(1a)穿出后使用安装垫片(1f)和螺帽(1g)紧固;
柔性油缸(1)设计为给圆柱体试样提供荷载的环形,或者设计为给长方体试样提供荷载的方形;
步骤二、组装柔性油缸(1)以及反力框架(2)
所述反力框架(2)包括第一框架(2a)、第二框架(2b)、第三框架(2c)和第四框架(2d),第一框架(2a)和第二框架(2b)之间设有油道孔(2e),第二框架(2b)和第三框架(2c)设有测量孔(2f),第三框架(2c)和第四框架(2d)设有八个油道孔(2e),每个反力框架(2)上对称分布有四个限位孔(2g),其中油道孔(2e)是柔性油缸(1)的油孔(1h)与外部油泵连接的通道,测量孔(2f)用于安设测量设备,测量设备的测头通过测量孔(2f)与岩体试样直接接触,限位孔(2g)用于安装限位杆件(3);
当柔性油缸(1)为环形时,反力框架(2)对应设计为环形;
其组装步骤如下:首先制作圆柱体岩体试样(4),安装第一框架(2a),在四个限位孔(2g)中分别安装四根限位杆件(3);在圆柱体岩体试样(4)和第一框架(2a)之间分别安装四个环形柔性油缸(1);调整第二框架(2b)的位置,待第二框架(2b)与第一框架(2a)相同位置的限位孔(2g)在同一平面后放下第二框架(2b);调整第三框架(2c)的位置,待第三框架(2c)与第二框架(2b)相同位置的限位孔(2g)在同一平面后放下第三框架(2c);在圆柱体岩体试样(4)和第三框架(2c)之间分别安装其余四个环形柔性油缸(1);采用油管分别连接八个环形柔性油缸(1)的所有油道孔(2e),在与进油油道孔(2e)连接的油管上安装油压表(5),将所有油管连入到外部油泵,在反力框架(2)的测量孔(2f)中安装千分表,千分表测头穿过环形柔性油缸(1)的凹槽与圆柱体岩体试样(4)侧面接触,且测杆指向圆柱体岩体试样(4)的圆心;
当柔性油缸(1)为方形时,反力框架(2)对应设计为方形;
其组装步骤如下:首先制作长方体岩体试样(4),安装第一框架(2a),在四个限位孔(2g)中分别安装四根限位杆件(3);在长方体岩体试样(4)和第一框架(2a)之间分别安装四个方形柔性油缸(1);调整第二框架(2b)的位置,待第二框架(2b)与第一框架(2a)相同位置的限位孔(2g)在同一平面后放下第二框架(2b);调整第三框架(2c)的位置,待第三框架(2c)与第二框架(2b)相同位置的限位孔(2g)在同一平面后放下第三框架(2c);在长方体岩体试样(4)和第三框架(2c)之间分别安装其余四个方形柔性油缸(1);采用油管分别连接八个方形柔性油缸(1)的所有油道孔(2e),在与进油油道孔(2e)连接的油管上安装油压表(5),把所有油管连入到外部油泵,在反力框架(2)的测量孔(2f)中安装千分表,千分表测头穿过方形柔性油缸(1)的凹槽与长方体岩体试样4侧面接触,且测杆与长方体岩体试样(4)的侧面垂直。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010288859.2A CN111366473A (zh) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | 一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010288859.2A CN111366473A (zh) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | 一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111366473A true CN111366473A (zh) | 2020-07-03 |
Family
ID=71207240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010288859.2A Pending CN111366473A (zh) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | 一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111366473A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114002096A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-02-01 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 超深层钻井真三轴岩-钻相互作用实验装置 |
-
2020
- 2020-04-14 CN CN202010288859.2A patent/CN111366473A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114002096A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-02-01 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 超深层钻井真三轴岩-钻相互作用实验装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108872530B (zh) | 一种模拟非对称小净距隧道开挖过程的大型模型试验装置 | |
CN104833775B (zh) | 模拟突水突泥地质灾害的三维模型试验装置 | |
CN103995097A (zh) | 一种模拟顶管施工引发地层变形的试验方法及装置 | |
CN109556965B (zh) | 盾构管片力学性能模拟试验装置 | |
CN111894051A (zh) | 一种桩基承载力反向自平衡模型试验装置及其试验方法 | |
CN205246454U (zh) | 一种用于模拟巷道围岩塑性区的三维实验系统 | |
CN212008146U (zh) | 一种岩体试验柔性油缸及带有该柔性油缸的加载系统 | |
CN111366473A (zh) | 一种岩体试验柔性油缸、加载系统及其安装方法 | |
CN105588802A (zh) | 一种用于模拟巷道围岩塑性区的三维实验系统及实验方法 | |
CN101851915B (zh) | 测力管桩 | |
CN109534211B (zh) | 一种柔性千斤顶 | |
CN103698073B (zh) | 一种形状记忆合金管接头紧固压力测试装置及其测试方法 | |
CN201738301U (zh) | 测力管桩 | |
CN109060512B (zh) | 一种装配叠合式管廊拟静力加载试验装置及试验方法 | |
CN110132714B (zh) | 一种测试不规则岩体试样变形参数的装置及测试方法 | |
CN116818497A (zh) | 一种用于隧道荷载的试验加载装置 | |
CN108507869B (zh) | 一种大管径钢管水压试验系统及方法 | |
CN109682624A (zh) | 一种深隧整环试验方法 | |
CN113063662B (zh) | 一种考虑钢管初始应力的钢管混凝土徐变测试装置 | |
CN203881626U (zh) | 岩体三轴压缩试验系统 | |
CN113188927A (zh) | 一种埋地有压管道冲击动力模型试验装置及试验方法 | |
CN114739820A (zh) | 一种模拟液压伺服钢支撑的装置 | |
CN114720297A (zh) | 一种适用于测试液压伺服钢支撑作用效果的试验方法 | |
CN107179189B (zh) | 一种大型载荷试验装置 | |
GB1592091A (en) | Bolt stud or like tensioning devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |