三向刚性加载岩石真三轴仪

摘要

本发明公开了一种三向刚性加载岩石真三轴仪，特征是包括三轴压力盒和真三轴岩石试样外套；三轴压力盒包括基座、位于基座上的围板和上盖；真三轴岩石试样外套置于围板内，呈立方体或长方体，用于六面围包呈立方体或长方体的岩石试样，真三轴岩石试样外套包括六面刚柔混合加压片体，各刚柔混合加压片体包括若干成队列排布的立方体刚性块和近似于“之”字形的弹性片，每相邻的一对立方体刚性块由一只弹性片相连；在真三轴岩石试样外套的外顶面设置有上方加压板，在其某一相邻两侧壁的外壁面分别设置有侧向加压板一与侧向加压板二。本发明具有结构简单、成本低廉等特点，可施加三向荷载，可以对大尺寸试样进行多种试验。

权利要求

1.一种三向刚性加载岩石真三轴仪，其特征在于包括三轴压力盒和真三轴岩石试样外套；上述三轴压力盒包括基座、位于基座上的围板和位于围板顶部的上盖；上述真三轴岩石试样外套置于围板内，呈立方体或长方体，用于六面围包呈立方体或长方体的岩石试样，上述真三轴岩石试样外套包括六面刚柔混合加压片体，各刚柔混合加压片体包括若干成队列排布的立方体刚性块和近似于“之”字形的弹性片，每相邻的一对立方体刚性块由一只弹性片相连；在真三轴岩石试样外套的外顶面设置有上方加压板，在其某一相邻两侧壁的外壁面分别设置有侧向加压板一与侧向加压板二；

上述三向刚性加载岩石真三轴仪包括伺服刚性加压系统一、伺服刚性加压系统二和伺服刚性加压系统三；其中，伺服刚性加压系统一包括压力缸一，伺服刚性加压系统二包括压力缸二，伺服刚性加压系统三包括压力缸三；

上述上盖的中央部位开设有上方槽口，与上方加压板相连的上方加压垫块从上方槽口处伸出，上方加压垫块与压力缸一的活塞杆连接；上述围板的某一侧板块的中央部位开设有侧向槽口一，与侧向加压板一相连的侧向加压垫块一从侧向槽口一处伸出，侧向加压垫块一与压力缸二的活塞杆连接，与该某一侧板块相邻的一侧板块的中央部位开设有侧向槽口二，与侧向加压板二相连的侧向加压垫块二从侧向槽口二处伸出，侧向加压垫块二与压力缸三的活塞杆连接；

上述真三轴岩石试样外套，其各相邻刚柔混合加压片体之间的对接部位通过强力胶粘接在一起。

说明书

三向刚性加载岩石真三轴仪

技术领域

[0001] 本发明涉及岩体工程技术领域，尤其是一种提供三向不等刚性加载的真三轴压缩试验装置。

背景技术

[0002] 实际岩体工程中，处于复杂三维应力场中的岩石一般处于压剪应力状态。在压剪应力的作用下，岩石的破坏往往是岩石材料结构中分布的微裂纹扩展、连接、贯通造成的。常规三轴压力试验研究了围压对岩石变形和破坏的影响，而不等压三轴应力状态下中间主应力对岩石变形强度特性的影响，一直以来都是岩体工程领域探索的前沿课题之一。

发明内容

[0003] 本发明的任务在于提供一种三向刚性加载岩石真三轴仪。

[0004] 其技术解决方案是：

[0005] 一种三向刚性加载岩石真三轴仪，包括三轴压力盒和真三轴岩石试样外套；上述三轴压力盒包括基座、位于基座上的围板和位于围板顶部的上盖；上述真三轴岩石试样外套置于围板内，呈立方体或长方体，用于六面围包呈立方体或长方体的岩石试样，上述真三轴岩石试样外套包括六面刚柔混合加压片体，各刚柔混合加压片体包括若干成队列排布的立方体刚性块和近似于“之”字形的弹性片，每相邻的一对立方体刚性块由一只弹性片相连；在真三轴岩石试样外套的外顶面设置有上方加压板，在其某一相邻两侧壁的外壁面分别设置有侧向加压板一与侧向加压板二。

[0006] 上述三向刚性加载岩石真三轴仪包括伺服刚性加压系统一、伺服刚性加压系统二和伺服刚性加压系统三；其中，伺服刚性加压系统一包括压力缸一，伺服刚性加压系统二包括压力缸二，伺服刚性加压系统三包括压力缸三。

[0007] 上述上盖的中央部位开设有上方槽口，与上方加压板相连的上方加压垫块从上方槽口处伸出，上方加压垫块与压力缸一的活塞杆连接；上述围板的某一侧板块的中央部位开设有侧向槽口一，与侧向加压板一相连的侧向加压垫块一从侧向槽口一处伸出，侧向加压垫块一与压力缸二的活塞杆连接，与该某一侧板块相邻的一侧板块的中央部位开设有侧向槽口二，与侧向加压板二相连的侧向加压垫块二从侧向槽口二处伸出，侧向加压垫块二与压力缸三的活塞杆连接。

[0008] 上述真三轴岩石试样外套，其各相邻刚柔混合加压片体之间的对接部位通过强力胶粘接在一起。

[0009] 本发明具有以下有益技术效果：

[0010] 本发明使用刚性板对岩石试样在上下方向加压，压力通过试样上部刚柔混合加压片体的立方体刚性块均匀地加在岩石试样上，在试样竖直方向发生压缩变形时，试样前后、左右的刚柔混合加压片体也随着压缩变形；同理，在前后、左右方向加压时，压力通过试样施压侧的刚柔混合加压片体的立方体刚性块均匀地加在试样上，在试样水平方向发生压缩变形时，试件上下方向的刚柔混合加压片体也跟着压缩变形，这样真三轴岩石试样外套在竖直和水平方向随试样一起压缩膨胀，从而保证试样与刚柔混合结构组成的试样外套始终一样，避免试样变形后受到侧向干扰，同时也可有效地避免三向刚性加载刚性板（加压板）之间的相互干扰。本发明具有结构简单、成本低廉等特点，可施加三向荷载，可以对大尺寸试样进行多种试验。

附图说明

[0011] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步的说明：

[0012] 图1为本发明一种实施方式的结构原理示意图。

[0013] 图2为图1方式的纵剖面结构原理示意图。

[0014] 图3为图1方式的横截面结构原理示意图。

[0015] 图4为图1方式中的真三轴岩石试样外套的结构原理示意图，为一种剖视结构。

[0016] 图5示出了图4方式中真三轴岩石试样外套的局部刚柔混合加压片体。

[0017] 图6为图5方式的平面结构图。

[0018] 图7示出了图5方式的局部结构。

[0019] 图8为图7方式的侧视结构原理示意图。

具体实施方式

[0020] 结合图1至图8，一种三向刚性加载岩石真三轴仪，包括三轴压力盒、真三轴岩石试样外套与伺服刚性加压系统。上述三轴压力盒包括基座1、位于基座上的围板2、位于围板顶部的上盖3。上述真三轴岩石试样外套4置于围板内，呈立方体或长方体，用于六面围包呈立方体或长方体的岩石试样5。上述真三轴岩石试样外套包括六面刚柔混合加压片体，各刚柔混合加压片体包括若干成队列排布的立方体刚性块401和近似于“之”字形的弹性片402，每相邻的一对立方体刚性块由一只弹性片相连。在真三轴岩石试样外套的外顶面设置有上方加压板6，在真三轴岩石试样外套的某一相邻两侧壁的外壁面分别设置有侧向加压板一7与侧向加压板二8。

[0021] 上述伺服刚性加压系统包括伺服刚性加压系统一、伺服刚性加压系统二和伺服刚性加压系统三；其中，伺服刚性加压系统一包括压力缸一，伺服刚性加压系统二包括压力缸二，伺服刚性加压系统三包括压力缸三。上述伺服刚性加压系统有关技术内容本领域技术人员能够实现，在此不作过多陈述。

[0022] 上述方式中，上盖的中央部位开设有上方槽口，与上方加压板相连的上方加压垫块9从上方槽口处伸出，上方加压垫块与压力缸一的活塞杆10连接。上述围板的某一侧（左侧）板块的中央部位开设有侧向槽口一，与侧向加压板一相连的侧向加压垫块一11从侧向槽口一处伸出，侧向加压垫块一与压力缸二的活塞杆12连接，与该左侧板块相邻的一侧（前侧）板块的中央部位开设有侧向槽口二，与侧向加压板二相连的侧向加压垫块二13从侧向槽口二处伸出，侧向加压垫块二与压力缸三的活塞杆14连接。

[0023] 在本示例中，压力缸二的活塞杆可对应左加压活塞杆，侧向加压垫块一可对应左加压垫块，侧向加压板一可对应左加压板；压力缸三的活塞杆可对应前加压活塞杆，侧向加压垫块二对应前加压垫块，侧向加压板二对应前加压板。

[0024] 上述真三轴岩石试样外套，其各相邻刚柔混合加压片体之间的对接部位可通过强力胶等粘接在一起。

[0025] 本发明的工作原理大致是：

[0026] 在有关伺服刚性加压系统的作用下，由压力缸一的活塞杆通过上加压垫块带动上加压板运动，压力一方面通过岩石试样上部的刚柔混合加压片体的立方体刚性块均匀地加在试样上，一方面加在试样前后、左右的刚柔混合加压片体上，可以保证试样与刚柔混合加压片体同时下压，从而使上加压板的内底面与刚柔混合加压片体的顶面始终保持在同一水平面上。

[0027] 由压力缸二、压力缸三分别通过各自的活塞杆，即左、前加压活塞杆通过左、前加压垫块带动左、前加压板运动，压力一方面通过试样左、前部刚柔混合加压片体的立方体刚性块均匀地加在试样上，另一方面加在试样上下、左右、前后的刚柔混合加压片体上，可以保证试样与刚柔混合加压片体同时相应压缩，从而使左、前加压板的内壁面与刚柔混合加压片体的外侧面始终保持在同一平面上。

[0028] 上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

[0029] 需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。