CN207066883U - 一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，包括筒体、承载座、内套环、外套环和胶套，所述筒体的内部上下侧对称设置有两个内套环，位于上下侧的两个内套环之间设置有若干支撑杆；避免岩石试件在应力平衡前提前破坏，提高试验的有效性和试验结果的可靠性，根据岩石试件的大小来选择支撑杆的长度，由于支撑杆与螺纹孔相旋接，因此便于更换支撑杆，然后通过扭动转动把手，便于调节活动板的高度，来适用于不同大小的岩石试件，由于螺纹筒外侧设置有密封筒，因此避免浆体对螺纹筒的堵塞，并且需要对胶套进行更换时，转动外套环即可方便更换胶套，操作简单、快捷，提高实验效率。

Description

一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置

技术领域

本实用新型涉及岩石实验技术领域，具体是一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置。

背景技术

建筑、交通、水利等土木工程领域常涉及岩土体与水的相互作用，实际工程中的岩土体与水相互作用时，还受到水(含有各种化学成分的水溶液)的压力作用，研究岩石的动力性质，其目的是了解和掌握岩石在不同的加载历史和条件下的动力性质，以便为岩石动力边坡及深部岩体工程的设计和开挖提供依据。在地下工程中，岩石的抗压强度与岩体的覆存深度(围压荷载)相关，深部岩体具有更为复杂的地质力学背景，即高地应力、高地温、高岩溶水压力、强烈的开采扰动，因而其在受力后体现出来的变形、强度特性与浅部岩体不同，而且随着深度加深地温的不断升高，对工程的开挖及深部地下工程会造成危害，甚至阻碍人们的生产活动。一般情况下，岩石抗压强度与围压荷载的关系可以通过试验的方法获得。目前，广泛采用的是霍普金森动态试验设备，如落锤和轻气炮，由于岩石试件在受到很小的破坏应变时，就会造成其应力平衡的提前破坏，影响试验的有效性，而前者在试验过程中，特别是对于大尺寸的岩石试件，难以实现恒定荷载、恒定应变率及应力均匀化，后者设备复杂，运行成本高，超过了实验室所能承担的成本范围。现有实验室中也有采用改进型的SHPB装置，包括入射杆、透射杆、数据采集系统和围压加载装置，该装置存在试验结束后难以拆卸、试验过程中因密封问题存在漏油的缺陷，影响试验结果的可靠性。

在授权公告号为CN 203658163 U的中国专利中公开了一种实验室用岩石强度测试的围压加载装置，包括圆柱形的筒体，筒体的下端固定在承载座上，筒体的上端设有用于封闭筒体的加载盖，所述筒体中套设有密封件，密封件由通过立柱螺纹连接的上下两个对称的套环组成，两个套环的外围与筒体的内壁通过螺纹连接，且两个套环的外螺纹上设有防水胶带，所述密封件内设有用于包裹岩石试件的橡胶套，橡胶套与筒体内壁之间形成一夹层空腔，筒体上设有与该夹层空腔相连通的通孔。该围压加载装置施加的环向均布的围压，能够最大程度的保证岩石试件在被破坏前保持应力的均匀分布，提高试验的有效性和试验结果的可靠性。

但是该装置存在以下缺陷：一、该装置不能适用于不同大小的岩石试件，使用范围受到局限；二、使用胶水将橡胶套粘在内套环上，操作不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，包括筒体、承载座、内套环、外套环和胶套，所述筒体的内部上下侧对称设置有两个内套环，位于上下侧的两个内套环之间设置有若干支撑杆，所述支撑杆的表面开设有外螺纹，所述内套环上均匀开设有若干螺纹孔，所述支撑杆与螺纹孔相旋接，所述内套环的内部沿内套环的圆周方向均匀开设有若干方形空腔，方形空腔内设置有第一磁铁，相邻的第一磁铁的磁南极和磁北极方向相反，所述第一磁铁朝向内套环中心的一侧面固定连接有活动柱，所述活动柱延伸至内套环的内部，位于内套环内部的活动柱的止端固定连接有弧形挤压板，位于上侧的弧形挤压板朝下设置和位于下侧的弧形挤压板朝上设置，所述内套环的内部设置有胶套，内套环的表面转动连接有外套环，外套环的内部固定嵌入有若干位置与第一磁铁位置相对应的第二磁铁，相邻的第二磁铁的磁南极和磁北极方向相反，所述胶套内放置岩石试件，所述筒体的表面上下侧分别一体成型有翻边凸起，筒体的下部设置有承载座，筒体的上部安装有加载盖，筒体的侧壁开设有注浆孔，筒体的内部下侧设置有升降调节装置。

作为本实用新型进一步的方案：所述升降调节装置包括设置在筒体内部的活动板、固定连接在活动板下部的螺纹筒、开设在承载座下部的凹槽、设置在螺纹筒内部且延伸至凹槽内的螺纹柱和固定在螺纹柱止端的转动把手。

所述螺纹筒的外侧设置有固定连接在承载座上的密封筒。

作为本实用新型再进一步的方案：所述螺纹柱和承载座通过轴承相连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述支撑杆至少设置有两个。

作为本实用新型再进一步的方案：所述胶套的材质为普通硅橡胶。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第一磁铁和第二磁铁均为铁氧体磁铁。

作为本实用新型再进一步的方案：位于下侧的所述翻边凸起通过螺栓组件与承载座相固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：岩石试件的外围被浆体包裹，即利用浆体对岩石试件模拟施加围压，确保岩石试件中边界上作用力的分布均匀，避免岩石试件在应力平衡前提前破坏，提高试验的有效性和试验结果的可靠性，根据岩石试件的大小来选择支撑杆的长度，由于支撑杆与螺纹孔相旋接，因此便于更换支撑杆，然后通过扭动转动把手，便于调节活动板的高度，来适用于不同大小的岩石试件，由于螺纹筒外侧设置有密封筒，因此避免浆体对螺纹筒的堵塞，并且需要对胶套进行更换时，转动外套环即可方便更换胶套，操作简单、快捷，提高实验效率。

附图说明

图1为一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置的结构示意图；

图2为图1所述的围压加载装置中A-A线的剖视示意图；

图3为图1所述的围压加载装置中Ⅰ的放大示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-3，一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，包括筒体1、承载座4、内套环6、外套环14和胶套12，所述筒体1的内部上下侧对称设置有两个内套环6，位于上下侧的两个内套环6之间设置有若干支撑杆7，所述支撑杆7的表面开设有外螺纹，所述内套环6上均匀开设有若干螺纹孔，所述支撑杆7与螺纹孔相旋接，所述内套环6的内部沿内套环6的圆周方向均匀开设有若干方形空腔8，方形空腔8内设置有第一磁铁9，相邻的第一磁铁9的磁南极和磁北极方向相反，所述第一磁铁9朝向内套环6中心的一侧面固定连接有活动柱10，所述活动柱10延伸至内套环6的内部，位于内套环6内部的活动柱10的止端固定连接有弧形挤压板11，位于上侧的弧形挤压板11朝下设置和位于下侧的弧形挤压板11朝上设置，所述内套环6的内部设置有胶套12，内套环6的表面转动连接有外套环14，外套环14的内部固定嵌入有若干位置与第一磁铁9位置相对应的第二磁铁15，相邻的第二磁铁15的磁南极和磁北极方向相反，所述胶套12内放置岩石试件13，所述筒体1的表面上下侧分别一体成型有翻边凸起2，筒体1的下部设置有承载座4，筒体1的上部安装有加载盖3，筒体1的侧壁开设有注浆孔22，筒体1的内部下侧设置有升降调节装置；对岩石进行强度实验时，先通过注浆孔22往筒体1内注入浆体，从而进行围压载荷的施加，释放外部的压力机压头进行轴向的加压，在轴向压力的增加过程中，岩石试样13中将产生剪应力，若其中某位置的剪应力达到其抗剪强度，则在该剪切面的两侧将产生相对位移，最终被破坏，由于岩石试件13的外围被浆体包裹，即利用浆体对岩石试件模拟施加围压，确保岩石试件中边界上作用力的分布均匀，避免岩石试件13在应力平衡前提前破坏，提高试验的有效性和试验结果的可靠性，根据岩石试件的大小来选择支撑杆7的长度，由于支撑杆7与螺纹孔相旋接，因此便于更换支撑杆7，并且需要对胶套13进行更换时，转动外套环14，使左右相邻的第一磁铁9和第二磁铁15的磁南极和磁北极方向相反，则第一磁铁9和第二磁铁15排斥，使挤压板11朝向内侧移动，挤压板11不再挤压胶套12，即可方便更换胶套12，操作简单、快捷，提高实验效率。

所述升降调节装置包括设置在筒体1内部的活动板16、固定连接在活动板16下部的螺纹筒17、开设在承载座4下部的凹槽、设置在螺纹筒17内部且延伸至凹槽17内的螺纹柱18和固定在螺纹柱18止端的转动把手21，然后通过扭动转动把手21，使螺纹柱18转动从而使螺纹筒17移动，便于调节活动板16的高度，来适用于不同大小的岩石试件13。

所述螺纹筒17的外侧设置有固定连接在承载座4上的密封筒19，由于螺纹筒17外侧设置有密封筒19，因此避免浆体对螺纹筒17的堵塞。

所述螺纹柱18和承载座4通过轴承20相连接。

所述支撑杆7至少设置有两个。

所述胶套12的材质为普通硅橡胶。

所述第一磁铁9和第二磁铁15均为铁氧体磁铁。

位于下侧的所述翻边凸起2通过螺栓组件5与承载座4相固定连接。

本实用新型的工作原理是：对岩石进行强度实验时，先通过注浆孔22往筒体1内注入浆体，从而进行围压载荷的施加，释放外部的压力机压头进行轴向的加压，在轴向压力的增加过程中，岩石试样13中将产生剪应力，若其中某位置的剪应力达到其抗剪强度，则在该剪切面的两侧将产生相对位移，最终被破坏，由于岩石试件13的外围被浆体包裹，即利用浆体对岩石试件模拟施加围压，确保岩石试件中边界上作用力的分布均匀，避免岩石试件13在应力平衡前提前破坏，提高试验的有效性和试验结果的可靠性，根据岩石试件的大小来选择支撑杆7的长度，由于支撑杆7与螺纹孔相旋接，因此便于更换支撑杆7，然后通过扭动转动把手21，使螺纹柱18转动从而使螺纹筒17移动，便于调节活动板16的高度，来适用于不同大小的岩石试件13，由于螺纹筒17外侧设置有密封筒19，因此避免浆体对螺纹筒17的堵塞，并且需要对胶套13进行更换时，转动外套环14，使左右相邻的第一磁铁9和第二磁铁15的磁南极和磁北极方向相反，则第一磁铁9和第二磁铁15排斥，使挤压板11朝向内侧移动，挤压板11不再挤压胶套12，即可方便更换胶套12，操作简单、快捷，提高实验效率。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，包括筒体、承载座、内套环、外套环和胶套，其特征在于，所述筒体的内部上下侧对称设置有两个内套环，位于上下侧的两个内套环之间设置有若干支撑杆，所述支撑杆的表面开设有外螺纹，所述内套环上均匀开设有若干螺纹孔，所述支撑杆与螺纹孔相旋接，所述内套环的内部沿内套环的圆周方向均匀开设有若干方形空腔，方形空腔内设置有第一磁铁，相邻的第一磁铁的磁南极和磁北极方向相反，所述第一磁铁朝向内套环中心的一侧面固定连接有活动柱，所述活动柱延伸至内套环的内部，位于内套环内部的活动柱的止端固定连接有弧形挤压板，位于上侧的弧形挤压板朝下设置和位于下侧的弧形挤压板朝上设置，所述内套环的内部设置有胶套，内套环的表面转动连接有外套环，外套环的内部固定嵌入有若干位置与第一磁铁位置相对应的第二磁铁，相邻的第二磁铁的磁南极和磁北极方向相反，所述胶套内放置岩石试件，所述筒体的表面上下侧分别一体成型有翻边凸起，筒体的下部设置有承载座，筒体的上部安装有加载盖，筒体的侧壁开设有注浆孔，筒体的内部下侧设置有升降调节装置。

2.根据权利要求1所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，所述升降调节装置包括设置在筒体内部的活动板、固定连接在活动板下部的螺纹筒、开设在承载座下部的凹槽、设置在螺纹筒内部且延伸至凹槽内的螺纹柱和固定在螺纹柱止端的转动把手。

3.根据权利要求2所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，所述螺纹筒的外侧设置有固定连接在承载座上的密封筒。

4.根据权利要求2所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，所述螺纹柱和承载座通过轴承相连接。

5.根据权利要求1所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，所述支撑杆至少设置有两个。

6.根据权利要求1所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，所述胶套的材质为普通硅橡胶。

7.根据权利要求1所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，所述第一磁铁和第二磁铁均为铁氧体磁铁。

8.根据权利要求1所述的一种岩石物理力学实验用强度测试的围压加载装置，其特征在于，位于下侧的所述翻边凸起通过螺栓组件与承载座相固定连接。