CN209182153U

CN209182153U - 一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置

Info

Publication number: CN209182153U
Application number: CN201821777279.4U
Authority: CN
Inventors: 邱月; 姚金鹏; 黄彬; 蓝盛; 李小亮; 尹延春
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-07-30
Anticipated expiration: 2028-10-31

Abstract

本实用新型提供了一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，涉及岩石力学试验装置技术领域，解决了假三轴试验装置无法完成真三轴加载的技术问题，该装置包括第二主应力加载装置、第三主应力加载装置和监测装置，第二主应力加载装置包括加载基座、液压油缸、导杆和第二承压板；第三主应力加载装置包括滑动承压板、固定载荷转换块、滑动载荷转换块和第三承压板；其中导杆穿过滑动承压板，滑动承压板上分别设置有固定载荷转换块和滑动载荷转换块；监测装置包括位移传感器、压力传感器和工业相机。另外本实用新型具有改造成本低、拆装方便和加载力分布均匀等优点。

Description

一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置

技术领域

本实用新型涉及岩石力学试验装置技术领域，尤其是一种适用于安装在假三轴试验机上的真三轴加载装置。

背景技术

在地下工程中，经测量岩体一般处于三向应力状态，为研究地下工程中岩体的变形及强度，需要进行真三轴加载试验来研究岩体的变形及强度特征，从而作为工程稳定性涉及的重要依据。目前，三向应力条件下岩石力学试验装置包括真三轴试验机和假三轴试验机，其中假三轴试验机价格较低、操作简单，并且使用范围广，但是假三轴试验机仅能够用于等围压状态下的加载试验。在工程实际中岩体的三个主应力一般是不相等的，并且当第二主应力和第三主应力不同时岩石的变形破坏与等围压状态下的变形破坏特征存在很大差异。现有的真三轴加载试验装置虽然解决了三轴加载的问题，但是真三轴试验机的成本高、占地面积大，添置真三轴试验机会造成真三轴试验机和假三轴试验机资源重复与浪费，因此需要对现有的假三轴试验机进行改进。

实用新型内容

为解决假三轴试验装置无法完成真三轴加载的技术问题，本实用新型提供了一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，具体技术方案如下：

一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，包括第二主应力加载装置、第三主应力加载装置、监测装置和围压伺服加载装置；所述第二主应力加载装置包括加载基座、液压油缸、导杆和第二承压板；所述第三主应力加载装置包括滑动承压板、固定载荷转换块、三角块组、滑动载荷转换块和第三承压板；所述监测装置包括位移传感器、压力传感器和工业相机；所述液压油缸对称布置固定在加载基座上；所述导杆的两端固定在加载基座上，导杆穿过滑动承压板；所述滑动承压板上设置有固定载荷转换块或滑动载荷转换块，滑动承压板随液压油缸运动；所述滑动载荷转换块和滑动承压板通过滚珠和卡槽连接。

优选的是，第二承压板和滑动承压板之间设置有压力传感器，所述第三承压板和滑动载荷转换块之间设置有压力传感器；所述第二承压板和第三承压板上设置有位移传感器。

进一步优选的是，第三承压板为透明板，第三承压板上设置有工业相机安装槽，所述工业相机固定在第三承压板上。

进一步优选的是，滑动承压板和第二承压板之间设置有减摩垫。

还优选的是，固定载荷转换块和滑动载荷转换块之间倾斜接触面的底角为α；所述加载基座之间固定有多个导杆。

还优选的是，液压油缸与假三轴试验机的围压伺服加载装置连接。

本实用新型的有益效果包括：

(1)利用假三轴试验机的真三轴加载装置实现了第二主应力和第三主应力方向上的同步加载，从而实现了假三轴试验机的真三轴加载试验。

(2)通过滑动承压板、固定载荷转换块和滑动载荷转换块实现了，第二主应力和第三主应力方向上的连动加载，利用三角块组实现两个方向上不同压力比加载的转换，并且通过滑动施加压力保证了压力传递的平稳。

(3)第三承压板使用透明板并安装有工业相机，实现了岩石加载的可视化监测，并能够保证试验数据记录的稳定性，通过使用压力传感器和位移传感器实现了试验数据的实时反馈。

(4)设置多个导杆保证了第二主应力加载的平稳和装置整体的稳定性，设置减摩擦板保证了岩石破坏后第二承压板仍然能够稳定加载。

另外本实用新型还具有安装方便，结构加载可靠，改造成本低，，加载力分布均匀等优点。

附图说明

图1是适用于假三轴试验机的真三轴加载装置整体结构俯视图；

图2是固定载荷转换块和滑动载荷转换块的拆分结构示意图。

图中：1-第二主应力加载装置；11-加载基座；12-液压油缸；13-导杆；14-第二承压板；15-减摩垫；2-第三主应力加载装置；21-滑动承压板；22-固定载荷转换块；23-三角块组；231-第一块体；232-第二块体；24-滑动载荷转换块；25-第三承压板；3-监测装置；31-位移传感器；32-压力传感器；33-工业相机；4-围压伺服加载装置；5-岩石试件。

具体实施方式

结合图1和图2所示，本实用新型提供的一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置的具体实施方式如下。

一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置具体包括第二主应力加载装置1、第三主应力加载装置2、监测装置3和围压伺服加载装置4。第二主应力加载装置1和第三主应力加载装置2垂直布置，用于加载围压；在第二主应力加载装置1和第三主应力加载装置2直接设置有空腔，用于安放岩石试件；监测装置3用于记录试验数据；围压伺服加载装置4用于连接假三轴试验机的液压系统，实现本装置的液压控制。其中第二主应力加载装置1主要包括加载基座11、液压油缸12、导杆13和第二承压板14，第三主应力加载装置2主要包括滑动承压板21、固定载荷转换块22、三角块组23、滑动载荷转换块24和第三承压板25，监测装置3主要包括位移传感器31、压力传感器32和工业相机33。

其中，第一主应力方向是假三轴试验机的轴向加载方向，第一主应力方向、第二主应力方向和第三主应力方向两两相互垂直。在第二主应力方向上，液压油缸12对称布置，且固定在加载基座11上，液压油缸12与假三轴试验机的围压伺服加载装置4连接。导杆13的两端固定在两侧的加载基座11上，导杆13穿过滑动承压板21，为保证连接和加载的稳定性在加载基座之间固定有多个导杆13。第二承压板14固定在滑动承压板21上，滑动承压板21的两端上设置有固定载荷转换块22或滑动载荷转换块24，滑动承压板21随液压油缸12运动。

如图1和图2所示，其中同一滑动承压板21的两端设置固定载荷转换块，另一个滑动承压板21的两端设置有滑动载荷转换块，固定载荷转换块22和滑动载荷转换块24倾斜接触面的底角为α。并且滑动载荷转换块24和滑动承压板21通过滚珠和卡槽连接，保证第三主应力方向上加载的稳定性并实现了柔性加载。固定载荷转换块22和滑动载荷转换块24之间设置有三角块组23，不同三角块组的倾斜接触面的底角不同，其三角块组23的倾斜接触面的底角α至少包括45度、30度和60度，还可以根据实验需要组合三角块来改变角度，从而调整压力比。三角块组23包括第一块体231和第二块体232，第一块体231和第二块体232倾斜接触面的底角为α，固定载荷转换块22和滑动载荷转换块24之间设置不同倾斜底角的三角块组，从而可以调整第二主应力方向和第三主应力方向上的压力比。

第二承压板14和滑动承压板21之间设置有压力传感器32，第三承压板25和滑动载荷转换块24之间设置有压力传感器32，第二承压板14和第三承压板25上设置有位移传感器31。第三承压板25为透明板，第三承压板25上设置有工业相机33安装槽，工业相机33固定在第三承压板25上，工业相机33能够拍摄岩石试件的侧面散斑图像。滑动承压板21和第二承压板14之间设置有减摩垫15，保证了岩石破坏后第二承压板仍然能够稳定加载，减少岩石试件变形时端面的摩擦。

为进一步的说明装置的结构，对该装置的安装使用实验方法做进一步的描述，利用上述适用于假三轴试验机的真三轴加载装置进行三轴加载试验的方法，包括以下步骤：

步骤一.安装适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，具体是将适用于假三轴试验机的真三轴加载装置放置在假三轴试验机的轴向加载油缸上并固定；

步骤二.调整真三轴加载装置，安放具有人工散斑场的岩石试件5后，选择安装三角块组23，并安装工业相机33，调整位移传感器31、压力传感器32、减摩垫15、第二承压板14和第三承压板25的位置；

步骤三.调整液压系统，将液压油缸与假三轴试验机的围压伺服加载装置连接，并打开假三轴试验机的围压伺服加载装置4，在第二主应力方向和第三主应力方向上进行加载；

步骤四.轴压加载，记录试验数据，通过启动假三轴试验机在第一主应力方向施加压力，记录位移传感器31和压力传感器32测量数据，并保存工业相机33的拍摄数据，直至岩石试件5发生破坏。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，其特征在于，包括第二主应力加载装置、第三主应力加载装置、监测装置和围压伺服加载装置；

所述第二主应力加载装置包括加载基座、液压油缸、导杆和第二承压板；所述第三主应力加载装置包括滑动承压板、固定载荷转换块、三角块组、滑动载荷转换块和第三承压板；所述监测装置包括位移传感器、压力传感器和工业相机；

所述液压油缸对称布置固定在加载基座上；所述导杆的两端固定在加载基座上，导杆穿过滑动承压板；所述滑动承压板上设置有固定载荷转换块或滑动载荷转换块，滑动承压板随液压油缸运动；所述滑动载荷转换块和滑动承压板通过滚珠和卡槽连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，其特征在于，所述第二承压板和滑动承压板之间设置有压力传感器，所述第三承压板和滑动载荷转换块之间设置有压力传感器；所述第二承压板和第三承压板上设置有位移传感器。

3.根据权利要求2所述的一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，其特征在于，所述第三承压板为透明板，第三承压板上设置有工业相机安装槽，所述工业相机固定在第三承压板上。

4.根据权利要求3所述的一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，其特征在于，所述滑动承压板和第二承压板之间设置有减摩垫。

5.根据权利要求1所述的一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，其特征在于，所述固定载荷转换块和滑动载荷转换块之间倾斜接触面的底角为α；所述加载基座之间固定有多个导杆。

6.根据权利要求1所述的一种适用于假三轴试验机的真三轴加载装置，其特征在于，所述液压油缸与假三轴试验机的围压伺服加载装置连接。