CN208091831U - 一种岩土体原位力学参数综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩土体原位力学参数综合测试装置。所述综合测试装置包括单轴压缩试验装置、竖向承压板试验装置、水平承压板试验装置、抗切试验装置和剪切试验装置；所述综合测试装置测试部件包括若干块承压板、千斤顶、位移计、若干块垫块、若干个百分表和百分表支座、电动液压泵、若干根钢梁和若干钢支架。本实用新型提供的综合测试装置易于加工组装，可满足多个试验装置组装要求，装置结构简单，加工简易方便。

Description

一种岩土体原位力学参数综合测试装置

技术领域

本实用新型属于岩土体测试技术领域，具体涉及岩土体原位力学参数综合测试装置。

背景技术

岩土体力学参数是隧道工程及地下工程稳定性分析评价的关键参数。岩土体力学参数由于受到多种因素的影响，获得准确的岩土体参数非常困难，目前获取岩体力学变形参数主要通过室内试验或原位试验；

室内试验是常用的岩土体力学参数测试手段，由于试验环境可控，试验方法成熟，试验设备易于控制，是目前获取岩土体力学参数的主要手段，但是由于存在取样困难、结构效应不显著、试验环境与真实岩土体赋存环境差异较大等问题，所测岩土体力学参数与实际参数存在较大的差异。

岩土体原位试验在一定范围内的自然状态岩土体上进行，现场制作试样，初始应力环境接近真实环境，获取的数据相对可靠，但是由于试验条件的限制，一般存在耗时费钱、试验装置综合性不强、试验参数单一等问题，经济效应不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题在于克服岩土体原位试验装置单一，试样利用率低等不足，提供一种岩土体原位力学变形参数综合测试装置，包含多种试验装置，以提高试样利用率，获取全面可靠的参数。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种岩土体原位力学参数综合测试装置，包含单轴压缩试验装置、竖向承压板试验装置、水平承压板试验装置、抗切试验装置和剪切试验装置；测试部件包括若干块承压板、千斤顶、位移计、若干块垫块、若干个百分表和百分表支座、电动液压泵、若干根钢梁和钢支架。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：单轴压缩试验装置和竖向承压板试验装置为，在试样的上端面依次竖直放置承压板、千斤顶、垫块、传力柱和承压板，将顶部承压板使用锚杆进行固定，使用锚杆固定的承压板的下方的两侧对称设置两根钢梁，在钢梁上设置用于测试承压板变形的百分表，与试样上表面接触的承压板的上方设置用于测试承压板变形的百分表，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表；在千斤顶与电动液压泵连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：水平承压板试验装置为，在试样的两个侧面按水平方向均依次设置垫块、传力柱、垫块、千斤顶和承压板，在承压板的四个角分别使用L形的传力架设置四个百分表，将千斤顶与电动液压泵连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：抗切试验装置为，在试样的一侧的下端依次放置垫块、使用支座支撑的传力柱、垫块、使用支座支撑的千斤顶和承压板组成的测试装置，在试样的另一侧面上下设置两组测试装置，其中一组测试装置与相对侧的测试装置水平方向对应设置；试样的上方设置用于安装百分表的钢梁，两个百分表设置在钢梁上用于测量试样上表面的变形，将千斤顶与电动液压泵连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：抗剪试验的装置为，在试样的两侧设置千斤顶，设置两组测试装置中的位于上方的测试装置中的使用支座支撑的传力柱和使用支座支撑的千斤顶是放置在支架上，在试样的上端面依次设置垫块、千斤顶、垫块、传力柱和承压板，在试样的一侧面依次设置垫块、由支座支撑的传力柱、垫块、由支座支撑的千斤顶、承压板，与试样上表面接触的承压板的上方设置用于测试承压板变形的百分表，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术效果有：

本实用新型试验装置易于加工组装、能够满足实现多个试验装置，结构简单、操作方便。

本实用新型的综合测试装置能够在同一个试验中进行单轴压缩试验、竖向承压板试验、水平承压板试验、抗切试验和剪切试验，获取多种力学参数，能够大大节省试验时间和成本，提高试验综合效率。

附图说明

图1是本实用新型立体示意图；

图2是本实用新型主视图；

图3是本实用新型俯视图；

图4是本实用新型进行单轴压缩试验和竖向承压板试验时使用到的测试部件的示意图；

图5是本实用新型进行水平承压板试验时使用到的测试部件示意图；

图6是本实用新型进行抗切试验装置时使用到的测试部件示意图；

图7是本实用新型进行剪切试验时使用到的测试部件示意图；

其中，1、垫块、2、承压板，3、传力柱，4、千斤顶，5、百分表，6、钢梁，7、岩体试样，8、隧道围岩。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

本实用新型公开了一种岩土体原位力学变形参数综合测试装置，包含单轴压缩试验装置、竖向承压板试验装置、水平承压板试验装置、抗切试验装置和剪切试验装置；所述测试部件包括若干块承压板、千斤顶、位移计、若干块垫块、若干个百分表和百分表支座、电动液压泵和若干根钢梁。

本实用新型中的岩土体原位力学变形参数综合测试装置，包含由测试部件组装成的能够进行单轴压缩和竖向承压板试验、水平承压板试验、抗切试验和剪切试验的测试装置；所述测试装置包括若干组加压装置和测量装置；所述测试部件包括若干块承压板、千斤顶、位移计、若干块垫块、若干个百分表和百分表支座、电动液压泵、若干根钢梁和钢支架；加压装置包括依次设置在岩体试样7与隧道围岩8之间的承压板、千斤顶、垫块和传力柱，电动液压泵与千斤顶连通；测量装置包括用于测量试样表面变形的位移计、百分表和百分表支座

在使用该装置获取完整的力学参数应按照以下试验次序进行，首先进行单轴压缩试验装置和竖向承压板试验同时实施，其次进行水平承压板试验，再其次抗切试验，最后剪切试验。所述综合测试装置在使用时将测试部件按如图1、图2、图3所示进行组装。然后在进行试验时选用合适的测试装置。

本实用新型中的岩土体原位力学变形参数综合测试装置，包含由测试部件组装成的能够进行单轴压缩和竖向承压板试验、水平承压板试验、抗切试验和剪切试验的测试装置；所述测试装置包括若干组加压装置和测量装置；所述测试部件包括若干块承压板2、千斤顶4、位移计、若干块垫块1、若干个百分表 5和百分表5支座、电动液压泵、若干根钢梁6和钢支架；加压装置包括依次设置在岩体试样7与隧道围岩8之间的承压板2、千斤顶4、垫块1和传力柱3，电动液压泵与千斤顶4连通；测量装置包括用于测量试样表面变形的位移计、百分表5和百分表5支座

在使用该装置获取完整的力学参数应按照以下试验次序进行，首先进行单轴压缩试验装置和竖向承压板试验同时实施，其次进行水平承压板试验，再其次抗切试验，最后剪切试验。所述综合测试装置在使用时将测试部件按如图1、图2、图3所示进行放置。然后在进试验是选用合适的加压装置和测量装置。

其中单轴压缩试验和竖向承压板试验装置包括在试样的上端面依次竖直放置的承压板2、千斤顶4、垫块1、传力柱3和承压板2，将顶部承压板2使用锚杆进行固定，顶部承压板2的下方的两侧对称设置两根钢梁6，在钢梁6上设置用于测试承压板2变形的百分表5，与试样上表面接触的承压板2的上方设置用于测试承压板2变形的百分表5，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表5；千斤顶4与电动液压泵连接。如图4所示。

水平承压板2试验装置包括在试样的两个侧面按水平方向均依次设置的垫块1、传力柱3、垫块1、千斤顶4和承压板2，在承压板2的四个角分别使用 L形的传力架设置四个百分表5，将千斤顶4与电动液压泵连接。如图5所示。

抗切试验装置为包括在试样的一侧的下端依次放置的由垫块1、使用支座支撑的传力柱3、垫块1、使用支座支撑的千斤顶4和承压板2组成的测试装置，在试样的另一侧面上下设置两组测试装置，其中一组测试装置与相对侧的测试装置水平方向对应设置；试样的上方设置用于安装百分表5的钢梁6，两个百分表5设置在钢梁6上用于测量试样上表面的变形，将千斤顶4与电动液压泵连接。如图6所示。

剪切试验装置为包括在试样的上端面依次设置的垫块1、千斤顶4、垫块1、传力柱3和承压板2，在试样的一侧面依次设置的垫块1、由支座支撑的传力柱 3、垫块1、由支座支撑的千斤顶4、承压板2，与试样上表面接触的承压板2 的上方设置用于测试承压板2变形的百分表5，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表5。如图7所示。

具体的实施：

1)、制作岩土体试样7；该岩体试样7是长方体形，具体的大小为长度和宽度控制在0.5m～0.8m、高度控制在1～1.2m。

2)、单轴压缩试验装置和竖向承压板试验装置选用的测试部件包括两块承压板2、一个千斤顶4、一个垫块、一个传力柱3、若干百分表5和百分表5支座、若干根钢梁6和电动液压泵。其中的承压板2为正方形的钢板，承压板2 的厚度控制在4cm～6cm，边长控制在0.5m～0.8m。

首先在试样的上端面由下到上依次竖直放置承压板2、千斤顶4、垫块、传力柱3和承压板2，最上端的承压板2使用锚杆通过螺栓连接进行固定以防止其掉落。在使用锚杆固定的承压板2的下方的两侧对称设置两根钢梁6，两根钢梁6的一端部锚固在隧道的侧壁。在钢梁6上设置用于测试承压板2变形的百分表5，将百分表5安装到百分表5支座上后，将百分表5支座固定在钢梁6 上，将百分表5的测量头与承压板2的下端面接触。在与试样上表面接触的承压板2的上方设置用于测试承压板2变形的百分表5，同时在在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表5；具体的设置为使用钢梁6作为支撑架，百分表5通过百分表5支座安装到钢梁6上，百分表5的测量头与试样的侧面以及与试样接触的一块承压板2的上端面接触。将千斤顶4与电动液压泵连接，测试装置组装完毕。将测试装置安装完毕后，启动电动液压泵对千斤顶4进行加压，观察百分表5的数据并进行记录。试验完成后拆除测试装置准备进行下一试验。该试验中测量两块承压板2的百分表5均设置4个，四个百分表5布置在承压板2的四个角上，四个百分表5的测量头距离承压板2的边缘为5cm～10cm。如图4所示。

3)、水平承压板试验装置的测试部件包括四块垫块、两根传力柱3、两块承压板2、两个千斤顶4、电动液压泵以及若干百分表5和百分表5支座。其中垫块的宽度控制在0.5m～0.8m，厚度控制在4cm～6cm，承压板2为正方形的钢板，承压板2的厚度控制在4cm～6cm，边长控制在0.5m～0.8m。

进行水平承压板2试验的具体操作为，在试样的两个侧面分别设置一组测试装置。每组的测试装置按水平方向均依次为垫块、传力柱3、垫块、千斤顶4 和承压板2，承压板2与隧道的侧面接触，两组测试装置均匀设置在试样的两侧。在承压板2的四个角分别使用L形的传力架设置四个百分表5。两块承压板2均使用四块百分表5测量，四块百分表5位于承压板2的四个角。将千斤顶4与电动液压泵连接；将测试装置安装完毕后，启动电动液压泵对千斤顶4 进行加压，观察百分表5的数据并进行记录。如图5所示。

4)、抗切试验装置的测试部件包括六块垫块、三块承压板2、三个千斤顶4、三根传力柱3、若干根钢梁6、电动液压泵以及若干百分表5和百分表5支座。其中垫块的宽度控制在0.5m～0.8m，厚度控制在4cm～6cm，承压板2为正方形的钢板，承压板2的厚度控制在4cm～6cm，边长控制在0.5m～0.8m。此外还包括辅助的支座和支架，支架使用钢梁6。

进行抗切试验的具体操作为，在试样的一侧设置一组测试装置，另一侧按上下分布的形式设置两组测试装置。每组的测试装置按水平方向依次为与试样接触的垫块、传力柱3、垫块、千斤顶4和与巷道侧壁接触的承压板2，为了保证千斤顶4和传力柱3的稳定，使用支座进行支撑。在试样的另一侧面上下设置两组测试装置，其中一组测试装置与相对侧的测试装置水平方向对应设置。三组测试装置的测试部件的构成均相同。在试样的上方设置用于安装百分表5 的钢梁6，两个百分表5设置在钢梁6上用于测量试样上表面的变形。百分表5 安装到百分表5支座上，百分表5使用百分表5支座与钢梁6固定，百分表5 的测量头与试样的上表面接触。具体的测量中，设置四个百分表5分别测量试样的四个角的变形量。

将千斤顶4与电动液压泵连接。在将测试装置安装完毕后，启动电动液压泵对千斤顶4进行加压，观察百分表5的数据并进行记录。试验完成后拆除测试装置准备进行下一试验。该步骤中设在置两组测试装置时，还需要另外设置由角铁焊接成的支架来支撑位于上方的测试装置，尤其是支撑使用支座支撑的传力柱3和使用支座支撑的千斤顶4。如图6所示。

5)、剪切试验装置的测试部件包括两块承压板2、两根传力柱3、四块垫块、两个千斤顶4、若干百分表5和百分表5支座、若干根钢梁6和电动液压泵。其中的承压板2为正方形的钢板，承压板2的厚度控制在4cm～6cm，边长控制在0.5m～0.8m。

进行剪切试验的具体操作为，在试样的上端面从下到上依次设置垫块、千斤顶4、垫块、传力柱3和与隧道顶部接触的承压板2，在试样的一侧面依次设置与试样接触的垫块、由支座支撑的传力柱3、垫块、由支座支撑的千斤顶4、与隧道侧壁接触的承压板2。在与试样上表面接触的承压板2的上方设置用于测试承压板2变形的百分表5，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表5。具体的设置为使用钢梁6作为百分表5的支撑架，在钢梁6 上设置用于测试承压板2变形的百分表5，将百分表5安装到百分表5支座上后，将百分表5支座固定在钢梁6上，将百分表5的测量头与同试样上表面接触的承压板2的上端面及试样的侧面接触。该试验中测量承压板2的百分表5 设置4个，四个百分表5布置在承压板2的四个角上，四个百分表5的测量头距离承压板2的边缘为5cm～10cm。如图7所示。

本实用新型的综合测试装置能够通过选择适当的测量装置和加压装置能够在同一个试验中进行轴压缩试验、竖向承压板试验、水平承压板试验、抗切试验和剪切试验，可以大大节省试验时间，提高试验效率，还能够对同一个岩土体试样进行多次利用，节省试验成本。本实用新型的综合使用性能良好。

Claims (1)

1.一种岩土体原位力学参数综合测试装置，其特征在于：包含单轴压缩试验装置、竖向承压板试验装置、水平承压板试验装置、抗切试验装置和剪切试验装置；测试装置由能够进行单轴压缩和竖向承压板试验、水平承压板试验、抗切试验和剪切试验的测试部件组装成；所述测试部件包括若干块承压板、千斤顶、位移计、若干块垫块、若干个百分表和百分表支座、电动液压泵、若干根钢梁和钢支架；单轴压缩试验装置和竖向承压板试验装置为，在试样的上端面依次竖直放置承压板、千斤顶、垫块、传力柱和承压板，将顶部承压板使用锚杆进行固定，顶部承压板的下方的两侧对称设置两根钢梁，在钢梁上设置用于测试承压板变形的百分表，与试样上表面接触的承压板的上方设置用于测试承压板变形的百分表，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表；千斤顶与电动液压泵连接；水平承压板试验装置为，在试样的两个侧面按水平方向均依次设置垫块、传力柱、垫块、千斤顶和承压板，在承压板的四个角分别使用L形的传力架设置四个百分表，将千斤顶与电动液压泵连接；抗切试验装置为，在试样的一侧的下端依次放置垫块、使用支座支撑的传力柱、垫块、使用支座支撑的千斤顶和承压板组成的测试装置，在试样的另一侧面上下设置两组测试装置，其中一组测试装置与相对侧的测试装置水平方向对应设置；试样的上方设置用于安装百分表的钢梁，两个百分表设置在钢梁上用于测量试样上表面的变形，将千斤顶与电动液压泵连接；剪切试验装置为，设置两组测试装置中的位于上方的测试装置中的使用支座支撑的传力柱和使用支座支撑的千斤顶是放置在支架上，在试样的上端面依次设置垫块、千斤顶、垫块、传力柱和承压板，在试样的一侧面依次设置垫块、由支座支撑的传力柱、垫块、由支座支撑的千斤顶、承压板，与试样上表面接触的承压板的上方设置用于测试承压板变形的百分表，在试样的两侧面均上下设置两组用于测试试样变形的百分表。