CN2096063U

CN2096063U - 三轴可调压力实验装置

Info

Publication number: CN2096063U
Application number: CN 91200213
Authority: CN
Inventors: 李佩林; 许昭永; 华培忠
Original assignee: YUNNAN BUREAU OF SEISMOLOGY
Current assignee: YUNNAN BUREAU OF SEISMOLOGY
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1992-02-12

Abstract

三轴可调压力实验装置，主要用于岩石破裂的各种试验。它由三轴压力室、垂直向、水平一向、水平二向加载系统及机架组成，其压力室是由在U形机架上设置其内为液压囊体的一对壳体构成，它的突出特点是采用液压囊体作水平二向的加载力源，提高了工作性能。加之充分利用了现有设备，不仅结构简单合理，降低了制造成本，而且垂直向、水平一向、水平二向互相独立可调，手动同步，压力室大小可调，软硬传压方式可变换，测试方便可行，安全可靠。

Description

本实用新型属于一种测试装置，特别涉及到岩石力学性质，破坏机理、特征，破裂前兆及其因素等，能有效地为地震模拟实验研究服务的装置。

已有技术如武汉岩土力学研究所研制的“RT₃型高压真三轴压缩仪”，它由三轴压力室，垂直向加载系统，水平一向加载系统，垂直向、水平一向、水平二向增压器系统，应力应变数据采集处理系统及其机架组成。其三轴压力室内有，施加垂直向的一对活塞，施加水平一向的一对活塞，岩石试件及上下左右垫块，垂直向和水平一向测力器，上下左右压紧套，上下左右引线套，导线及密封圈等。水平二向是直接用液压施加。测试时，试件须与上下垫块，活塞和引线套组装后一起放进三轴室内，然而旋紧压紧套。活塞与引线套，引线套与三轴室内器壁间还须用O型胶圈和铍青铜圈密封。整个三轴室组装后安放在一个固定台架上。该压缩仪的不足之处是结构复杂，造价高，尤其是三轴压力室装拆试件、检测器及引线都相当困难，测试中较易发生故障，不够安全可靠，另外只适用50×50×100mm³的试件，对不同规格的试件适应性差。

本实用新型的目的在于提出一种结构简单、造价低，不仅装拆试件、检测器及引线都相当容易，测试安全可靠，而且对不同规格的试件适应性强的三轴可调压力实验装置。

本实用新型由三轴压力室、垂直向、水平一向、水平二向加载系统及机架组成。其三轴压力室是在U形机架1上设置其内有液压囊体18的两个对应壳体4构成。为减轻重量又能承受压力负荷，机架1是一空心U字形框架，其主要受力部位为工字形剖面，其底面之间有竖向加强筋13，上部顶端有拉杆2，下部中央设置有与同垂直向加载系统的定位销16，底部还有脚轮14。机架左右两内侧配置有水平一向加载系统3，其上方则配置垂直向加载系统21。壳体4是在机架1前后两侧上设置的通过螺栓5连接的一对相互平行的钢壳。该壳体的外侧面为凸起形，以能承受高压，其内侧平面上的空腔内有活动内座17，该内座的空腔又设置与水平二向供油管接头20连接的囊体18。壳体4通过能调节其间距离的定位座15安装在机架1上，也可直接安放于其上。壳体4之间可据试件大小而设置积木式垫块7、8、10和／或其传压杆11及支承块12。

图1、2是本实用新型正视、俯视及其部分剖面图。图3是壳体内部结构示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1、2中的机架1、壳体4均用ZG45号钢制作。壳体形状视整体结构而定，这里设计为四方形体，其外侧面四角均向中央凸起，每角有一螺孔9，螺栓5为4根双头螺柱和8个螺母将壳体4连接起来，通过调节螺栓5可变动壳体之间的距离以适应测试不同试件的需要。壳体内侧面为一平面，其中央部位为一空腔，其形状可方可圆，图3所示17为圆形活动内座，即置于圆形空腔内。活动内座17的中央部位又有一空腔，以便镶入相应大小的囊体18，实现了水平二向为液压传递。囊体18为具有油腔19的耐压耐油橡皮胶囊。一般备有二套规格，对常用标准试件，71×71×142mm，囊体面积为74×145mm²，对其它试件的为200×200mm²。对＜200×200×200mm³的任意尺寸的试件，只须在襄体传压力方向垫上合适的垫块可构成三向固体传压，则可作任意尺寸试件的试验，所以只要根据实验需要，稍加改制附件（如内座，囊体）就可实现各种试件的软硬传压试验，显然这种结构对试件的适应性是颇强的。每种囊体18都有一个带螺纹的高压油嘴，油嘴用螺母与壳体4连接，壳体4外部有一个快速高压接头20，高压供油管与此接头20相连，形成了“油泵→供油管→接头→胶囊体的供油回路。这种使用普通耐油橡皮囊体充高压油，由它产生水平二向高压再对试件进行软加压的设计即是本装置的一大特色。

测试较大试件时，壳体4由位于其左右两旁的能调节其间距离的定位座15与机架1相连接；测试较小试件时，壳体直接安放即可。

壳体之间可视需要而设置积木式的垫块及其附件。图1所示为先设置两个下垫块8高至壳体4内侧的囊体18下缘处，安放合适的试件6，再设左右垫块10及其传压杆11和支承块12，（当试件较大时，则勿须传压杆等），最后放上垫块7。

本实用新型的工作过程为，沿轨道推进本装置至垂直向加载压力系统21即长江500型压力机（最大压力500T）下由定位销16固定到位位置，机架左右两内侧配置的水平一向加载压力系统3即IFQ－01－BY超高压电动油泵（最大压力100T），水平二向即侧向囊体压力也由前者21的侧向压力系统提供（最大压力60MPA），充油囊体18可以与试件6直接接触加载压力，形成软接触，为液体传压式；也可以在囊体18和试件7之间加垫垫块，形成硬接触，即变换为固体传压式。

本实用新型可利用任何有垂直向、水平一向加载能力的液压机作轴、横向加载系统，而水平二向设计为独特的壳体囊体加载与垂直向、水平一向配合便成为真三轴压力装置，与常规活塞油缸式压力相比，水平二向壳体囊体加载机构把活塞油缸加载机构合为一体，取而代之，这种用囊体包裹油既加压且防止试件浸油，使得在本装置上放置装拆试件及各种传感器如超声波探头，位移针等及引线相对容易得多，既简单方便易行，又安全可靠。由于可根据需要调整壳体间的距离，更换壳体内座和囊体大小，故本装置能在相当范围内选择试件大小，更换传压方式并能较有把握地控制岩石的破裂方向，所以为预定实验目的创造了条件。再者由于能充分利用现有的加载系统，故制造成本可大为降低。另外本装置垂直向、水平一向、水平二向互相独立可调，手动同步，压力室大小可调，软硬传压方式可变换，能够测量应变、声发射、波速等物现量，工作协调，运转正常，可以对较大岩石试件在三个方向上分别或独立地施加压力，进行复杂应力条件下的岩石力学试验，较逼真地模拟地下岩石的受力状况，有利于地震研究模型多样化，其它工程的实验研究工作也能进行。本装置的液压囊体设计独辟蹊径，结构合理，易制作，投资少，效益高，特别是采用液压囊体作为三轴加载中水平二向的加载力源，这种作法形成压机与试件的软接触，改善了应力传递的均匀性，提高了工作性能，具有突出的特色。本装置可在三轴上配上伺服加载控制机构，还可提高压力指标，改善三轴加载时的同步性，完善操作系统以及在控制、测试系统的电子计算机化等方面进一步，则在应用上更具很大的前景。

Claims

1、三轴可调压力实验装置，由三轴压力室，垂直向、水平一向、水平二向加载系统及机架组成，其特征在于它的三轴压力器是在U形机架上设置其内有液压囊体18的两个对应壳体4构成的。

2、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于机架1是一空心U字形框架，其主要受力部位为工字形剖面，其底面之间有竖向加强筋13，上部顶端有拉杆2，下部中央位置有与垂直向加载系统的定位销16，底部还有脚轮14。

3、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于机架1左右两内侧配置有水平一向加载系统3，其上方则配置垂直向轴向加载系统21。

4、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于壳体4是在机架前后两侧上设置的通过螺栓5连接的一对相互平行的钢壳。

5、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于壳体4的外侧面为凸起形，其内侧平面上的空腔内有活动内座17，该内座的空腔又设置与水平二向供油管接头20连接的囊体18。

6、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于囊体18为具有油腔19的耐压耐油胶囊。

7、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于壳体4通过能调节其间距离的定位座15安装在机架1上，也可直接安放在机架1上。

8、如权利要求1所说的实验装置，其特征在于壳体4之间可据试件大小而设置积木式垫块7、8、10和／或其传压杆11及支承块12。