專利名稱：三向剛性加載巖石真三軸儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖體工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種提供三向不等剛性加載的真三軸壓縮試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
實(shí)際巖體工程中，處于復(fù)雜三維應(yīng)力場中的巖石一般處于壓剪應(yīng)力狀態(tài)。在壓剪應(yīng)力的作用下，巖石的破壞往往是巖石材料結(jié)構(gòu)中分布的微裂紋擴(kuò)展、連接、貫通造成的。常規(guī)三軸壓力試驗(yàn)研究了圍壓對巖石變形和破壞的影響，而不等壓三軸應(yīng)力狀態(tài)下中間主應(yīng)力對巖石變形強(qiáng)度特性的影響，一直以來都是巖體工程領(lǐng)域探索的前沿課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種三向剛性加載巖石真三軸儀。其技術(shù)解決方案是:一種三向剛性加載巖石真三軸儀，包括三軸壓力盒和真三軸巖石試樣外套；上述三軸壓力盒包括基座、位于基座上的圍板和位于圍板頂部的上蓋；上述真三軸巖石試樣外套置于圍板內(nèi)，呈立方體或長方體，用于六面圍包呈立方體或長方體的巖石試樣，上述真三軸巖石試樣外套包括六面剛?cè)峄旌霞訅浩w，各剛?cè)峄旌霞訅浩w包括若干成隊(duì)列排布的立方體剛性塊和近似于“之”字形的彈性片，每相鄰的一對立方體剛性塊由一只彈性片相連；在真三軸巖石試樣外套的外頂面設(shè)置有上方加壓板，在其某一相鄰兩側(cè)壁的外壁面分別設(shè)置有側(cè)向加壓板一與側(cè)向加壓板二。上述三向剛性加載巖石真三軸儀包括伺服剛性加壓系統(tǒng)一、伺服剛性加壓系統(tǒng)二和伺服剛性加壓系統(tǒng)三；其中，伺服剛性加壓系統(tǒng)一包括壓力缸一，伺服剛性加壓系統(tǒng)二包括壓力缸二，伺服剛性加壓系統(tǒng)三包括壓力缸三。上述上蓋的中央部位開設(shè)有上方槽口，與上方加壓板相連的上方加壓墊塊從上方槽口處伸出，上方加壓墊塊與壓力缸一的活塞桿連接；上述圍板的某一側(cè)板塊的中央部位開設(shè)有側(cè)向槽口一，與側(cè)向加壓板一相連的側(cè)向加壓墊塊一從側(cè)向槽口 一處伸出，側(cè)向加壓墊塊一與壓力缸二的活塞桿連接，與該某一側(cè)板塊相鄰的一側(cè)板塊的中央部位開設(shè)有側(cè)向槽口二，與側(cè)向加壓板二相連的側(cè)向加壓墊塊二從側(cè)向槽口 二處伸出，側(cè)向加壓墊塊二與壓力缸三的活塞桿連接。上述真三軸巖石試樣外套，其各相鄰剛?cè)峄旌霞訅浩w之間的對接部位通過強(qiáng)力膠粘接在一起。本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:本發(fā)明使用剛性板對巖石試樣在上下方向加壓，壓力通過試樣上部剛?cè)峄旌霞訅浩w的立方體剛性塊均勻地加在巖石試樣上，在試樣豎直方向發(fā)生壓縮變形時(shí)，試樣前后、左右的剛?cè)峄旌霞訅浩w也隨著壓縮變形；同理，在前后、左右方向加壓時(shí)，壓力通過試樣施壓側(cè)的剛?cè)峄旌霞訅浩w的立方體剛性塊均勻地加在試樣上，在試樣水平方向發(fā)生壓縮變形時(shí)，試件上下方向的剛?cè)峄旌霞訅浩w也跟著壓縮變形，這樣真三軸巖石試樣外套在豎直和水平方向隨試樣一起壓縮膨脹，從而保證試樣與剛?cè)峄旌辖Y(jié)構(gòu)組成的試樣外套始終一樣，避免試樣變形后受到側(cè)向干擾，同時(shí)也可有效地避免三向剛性加載剛性板(加壓板)之間的相互干擾。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等特點(diǎn)，可施加三向荷載，可以對大尺寸試樣進(jìn)行多種試驗(yàn)。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明:圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為圖1方式的縱剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3為圖1方式的橫截面結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4為圖1方式中的真三軸巖石試樣外套的結(jié)構(gòu)原理示意圖，為一種剖視結(jié)構(gòu)。圖5示出了圖4方式中真三軸巖石試樣外套的局部剛?cè)峄旌霞訅浩w。圖6為圖5方式的平面結(jié)構(gòu)圖。圖7示出了圖5方式的局部結(jié)構(gòu)。圖8為圖7方式的側(cè)視結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1至圖8，一種三向剛性加載巖石真三軸儀，包括三軸壓力盒、真三軸巖石試樣外套與伺服剛性加壓系統(tǒng)。上述三軸壓力盒包括基座1、位于基座上的圍板2、位于圍板頂部的上蓋3。上述真三軸巖石試樣外套4置于圍板內(nèi)，呈立方體或長方體，用于六面圍包呈立方體或長方體的巖石試樣5。上述真三軸巖石試樣外套包括六面剛?cè)峄旌霞訅浩w，各剛?cè)峄旌霞訅浩w包括若干成隊(duì)列排布的立方體剛性塊401和近似于“之”字形的彈性片402，每相鄰的一對立方體剛性塊由一只彈性片相連。在真三軸巖石試樣外套的外頂面設(shè)置有上方加壓板6，在真三軸巖石試樣外套的某一相鄰兩側(cè)壁的外壁面分別設(shè)置有側(cè)向加壓板一 7與側(cè)向加壓板二 8。上述伺服剛性加壓系統(tǒng)包括伺服剛性加壓系統(tǒng)一、伺服剛性加壓系統(tǒng)二和伺服剛性加壓系統(tǒng)三；其中，伺服剛性加壓系統(tǒng)一包括壓力缸一，伺服剛性加壓系統(tǒng)二包括壓力缸二，伺服剛性加壓系統(tǒng)三包括壓力缸三。上述伺服剛性加壓系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)內(nèi)容本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)，在此不作過多陳述。上述方式中，上蓋的中央部位開設(shè)有上方槽口，與上方加壓板相連的上方加壓墊塊9從上方槽口處伸出，上方加壓墊塊與壓力缸一的活塞桿10連接。上述圍板的某一側(cè)(左側(cè))板塊的中央部位開設(shè)有側(cè)向槽口一，與側(cè)向加壓板一相連的側(cè)向加壓墊塊一 11從側(cè)向槽口一處伸出，側(cè)向加壓墊塊一與壓力缸二的活塞桿12連接，與該左側(cè)板塊相鄰的一側(cè)(前側(cè))板塊的中央部位開設(shè)有側(cè)向槽口二，與側(cè)向加壓板二相連的側(cè)向加壓墊塊二 13從側(cè)向槽口二處伸出，側(cè)向加壓墊塊二與壓力缸三的活塞桿14連接。在本示例中，壓力缸二的活塞桿可對應(yīng)左加壓活塞桿，側(cè)向加壓墊塊一可對應(yīng)左加壓墊塊，側(cè)向加壓板一可對應(yīng)左加壓板；壓力缸三的活塞桿可對應(yīng)前加壓活塞桿，側(cè)向加壓墊塊二對應(yīng)前加壓墊塊，側(cè)向加壓板二對應(yīng)前加壓板。
上述真三軸巖石試樣外套，其各相鄰剛?cè)峄旌霞訅浩w之間的對接部位可通過強(qiáng)力膠等粘接在一起。本發(fā)明的工作原理大致是:在有關(guān)伺服剛性加壓系統(tǒng)的作用下，由壓力缸一的活塞桿通過上加壓墊塊帶動(dòng)上加壓板運(yùn)動(dòng)，壓力一方面通過巖石試樣上部的剛?cè)峄旌霞訅浩w的立方體剛性塊均勻地加在試樣上，一方面加在試樣前后、左右的剛?cè)峄旌霞訅浩w上，可以保證試樣與剛?cè)峄旌霞訅浩w同時(shí)下壓，從而使上加壓板的內(nèi)底面與剛?cè)峄旌霞訅浩w的頂面始終保持在同一水平面上。由壓力缸二、壓力缸三分別通過各自的活塞桿，即左、前加壓活塞桿通過左、前加壓墊塊帶動(dòng)左、前加壓板運(yùn)動(dòng)，壓力一方面通過試樣左、前部剛?cè)峄旌霞訅浩w的立方體剛性塊均勻地加在試樣上，另一方面加在試樣上下、左右、前后的剛?cè)峄旌霞訅浩w上，可以保證試樣與剛?cè)峄旌霞訅浩w同時(shí)相應(yīng)壓縮，從而使左、前加壓板的內(nèi)壁面與剛?cè)峄旌霞訅浩w的外側(cè)面始終保持在同一平面上。上述方式中未述及的有關(guān)技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出這樣或那樣的容易變化方式，諸如等同方式，或明顯變形方式。上述的變化方式均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三向剛性加載巖石真三軸儀，其特征在于包括三軸壓力盒和真三軸巖石試樣外套；上述三軸壓力盒包括基座、位于基座上的圍板和位于圍板頂部的上蓋；上述真三軸巖石試樣外套置于圍板內(nèi)，呈立方體或長方體，用于六面圍包呈立方體或長方體的巖石試樣，上述真三軸巖石試樣外套包括六面剛?cè)峄旌霞訅浩w，各剛?cè)峄旌霞訅浩w包括若干成隊(duì)列排布的立方體剛性塊和近似于“之”字形的彈性片，每相鄰的一對立方體剛性塊由一只彈性片相連；在真三軸巖石試樣外套的外頂面設(shè)置有上方加壓板，在其某一相鄰兩側(cè)壁的外壁面分別設(shè)置有側(cè)向加壓板一與側(cè)向加壓板二。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三向剛性加載巖石真三軸儀，其特征在于:上述三向剛性加載巖石真三軸儀包括伺服剛性加壓系統(tǒng)一、伺服剛性加壓系統(tǒng)二和伺服剛性加壓系統(tǒng)三；其中，伺服剛性加壓系統(tǒng)一包括壓力缸一，伺服剛性加壓系統(tǒng)二包括壓力缸二，伺服剛性加壓系統(tǒng)三包括壓力缸三。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三向剛性加載巖石真三軸儀，其特征在于:上述上蓋的中央部位開設(shè)有上方槽口，與上方加壓板相連的上方加壓墊塊從上方槽口處伸出，上方加壓墊塊與壓力缸一的活塞桿連接；上述圍板的某一側(cè)板塊的中央部位開設(shè)有側(cè)向槽口一，與側(cè)向加壓板一相連的側(cè)向加壓墊塊一從側(cè)向槽口一處伸出，側(cè)向加壓墊塊一與壓力缸二的活塞桿連接，與該某一側(cè)板塊相鄰的一側(cè)板塊的中央部位開設(shè)有側(cè)向槽口二，與側(cè)向加壓板二相連的側(cè)向加壓墊塊二從側(cè)向槽口二處伸出，側(cè)向加壓墊塊二與壓力缸三的活塞桿連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三向剛性加載巖石真三軸儀，其特征在于:上述真三軸巖石試樣外套，其各相鄰剛?cè)峄旌霞訅浩w之間的對接部位通過強(qiáng)力膠粘接在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三向剛性加載巖石真三軸儀，特征是包括三軸壓力盒和真三軸巖石試樣外套；三軸壓力盒包括基座、位于基座上的圍板和上蓋；真三軸巖石試樣外套置于圍板內(nèi)，呈立方體或長方體，用于六面圍包呈立方體或長方體的巖石試樣，真三軸巖石試樣外套包括六面剛?cè)峄旌霞訅浩w，各剛?cè)峄旌霞訅浩w包括若干成隊(duì)列排布的立方體剛性塊和近似于“之”字形的彈性片，每相鄰的一對立方體剛性塊由一只彈性片相連；在真三軸巖石試樣外套的外頂面設(shè)置有上方加壓板，在其某一相鄰兩側(cè)壁的外壁面分別設(shè)置有側(cè)向加壓板一與側(cè)向加壓板二。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等特點(diǎn)，可施加三向荷載，可以對大尺寸試樣進(jìn)行多種試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N3/08GK103207114SQ201310073709
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者尹立明, 郭惟嘉, 陳紹杰, 孫文斌, 陳軍濤, 張新國, 劉進(jìn)曉 申請人:山東科技大學(xué)