實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，包括圓柱形的筒體，筒體的下端固定在承載座上，筒體的上端設(shè)有用于封閉筒體的加載蓋，所述筒體中套設(shè)有密封件，密封件由通過(guò)立柱螺紋連接的上下兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的套環(huán)組成，兩個(gè)套環(huán)的外圍與筒體的內(nèi)壁通過(guò)螺紋連接，且兩個(gè)套環(huán)的外螺紋上設(shè)有防水膠帶，所述密封件內(nèi)設(shè)有用于包裹巖石試件的橡膠套，橡膠套與筒體內(nèi)壁之間形成一夾層空腔，筒體上設(shè)有與該夾層空腔相連通的通孔。該圍壓加載裝置施加的環(huán)向均布的圍壓，能夠最大程度的保證巖石試件在被破壞前保持應(yīng)力的均勻分布，提高試驗(yàn)的有效性和試驗(yàn)結(jié)果的可靠性；該裝置在滿足實(shí)驗(yàn)室需求的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且各連接部件易組裝拆卸，密封性能好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗(yàn)中巖石試件的圍壓加載裝置，具體的說(shuō)是一種實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑、交通、水利等土木工程領(lǐng)域常涉及巖土體與水的相互作用，實(shí)際工程中的巖土體與水相互作用時(shí)，還受到水(含有各種化學(xué)成分的水溶液)的壓力作用，研究巖石的動(dòng)力性質(zhì)，其目的是了解和掌握巖石在不同的加載歷史和條件下的動(dòng)力性質(zhì)，以便為巖石動(dòng)力邊坡及深部巖體工程的設(shè)計(jì)和開(kāi)挖提供依據(jù)。在地下工程中，巖石的抗壓強(qiáng)度與巖體的覆存深度(圍壓荷載)相關(guān)，深部巖體具有更為復(fù)雜的地質(zhì)力學(xué)背景，即高地應(yīng)力、高地溫、高巖溶水壓力、強(qiáng)烈的開(kāi)采擾動(dòng)，因而其在受力后體現(xiàn)出來(lái)的變形、強(qiáng)度特性與淺部巖體不同，而且隨著深度加深地溫的不斷升高，對(duì)工程的開(kāi)挖及深部地下工程會(huì)造成危害，甚至阻礙人們的生產(chǎn)活動(dòng)。一般情況下，巖石抗壓強(qiáng)度與圍壓荷載的關(guān)系可以通過(guò)試驗(yàn)的方法獲得。目前，廣泛采用的是霍普金森動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備，如落錘和輕氣炮，由于巖石試件在受到很小的破壞應(yīng)變時(shí)，就會(huì)造成其應(yīng)力平衡的提前破壞，影響試驗(yàn)的有效性，而前者在試驗(yàn)過(guò)程中，特別是對(duì)于大尺寸的巖石試件，難以實(shí)現(xiàn)恒定荷載、恒定應(yīng)變率及應(yīng)力均勻化，后者設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行成本高，超過(guò)了實(shí)驗(yàn)室所能承擔(dān)的成本范圍?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室中也有采用改進(jìn)型的SHPB裝置，包括入射桿、透射桿、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圍壓加載裝置，該裝置存在試驗(yàn)結(jié)束后難以拆卸、試驗(yàn)過(guò)程中因密封問(wèn)題存在漏油的缺陷，影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有圍壓加載裝置在試驗(yàn)過(guò)程中易造成巖石試件應(yīng)力平衡的提前破壞，或是漏油以及設(shè)備較為復(fù)雜的缺陷，提供一種實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，包括圓柱形的筒體，筒體的下端固定在承載座上，筒體的上端設(shè)有用于將巖石試件密封在筒體內(nèi)的加載蓋，所述筒體中套設(shè)有密封件，密封件由通過(guò)立柱螺紋連接的上下兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的套環(huán)組成，兩個(gè)套環(huán)的外圍與筒體的內(nèi)壁通過(guò)螺紋連接，且兩個(gè)套環(huán)的外螺紋上設(shè)有防水膠帶，所述密封件內(nèi)設(shè)有用于包裹巖石試件的橡膠套，橡膠套與筒體內(nèi)壁之間形成一夾層空腔，筒體上設(shè)有與該夾層空腔相連通的通孔。
[0005]所述筒體的下端設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)與承載座之間通過(guò)螺栓連接。
[0006]所述筒體的上端設(shè)有用于承載加載蓋的凸臺(tái)。
[0007]所述橡膠套的兩端通過(guò)膠水分別固定在兩個(gè)套環(huán)的內(nèi)壁上。
[0008]本發(fā)明在使用時(shí)，將巖石試件植入筒體的橡膠套中，然后將筒體放置于實(shí)驗(yàn)壓力機(jī)的平臺(tái)和壓頭之間，通過(guò)筒體上的通孔注入液壓油或是用以模擬深部巖層的漿體，對(duì)巖石試件進(jìn)行圍壓荷載的施加，達(dá)到預(yù)定的圍壓值后，釋放壓力機(jī)的壓頭，進(jìn)行巖石試件強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)。
[0009]有益效果:(I)、該裝置通過(guò)筒體上的通孔注入漿體給巖石試件施加環(huán)向的圍壓荷載，且橡膠套使巖石試件與所注入的漿體相隔離，環(huán)向均布的圍壓能夠最大程度的保證巖石試件在被破壞前保持應(yīng)力的均勻分布，避免巖石試件在應(yīng)力平衡前提前破壞；
(2)特別是對(duì)于大尺寸巖石試件，在實(shí)驗(yàn)室條件下，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整筒體的高度和孔徑之比，實(shí)現(xiàn)最大化的應(yīng)力均勻化，最大程度地保證試件在破壞前保持應(yīng)力均勻分布，提高試驗(yàn)的有效性和試驗(yàn)結(jié)果的可靠性；
(3)該裝置在滿足實(shí)驗(yàn)室需求的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且各連接部件易組裝拆卸。由于該裝置中套環(huán)的筒體之間通過(guò)螺紋加防水膠帶連接，密封性能好，同時(shí)，巖石試件可在任意一端植入橡膠套內(nèi)組裝后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中密封件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]附圖標(biāo)記:1、巖石試件，2、加載蓋，3、密封件，301、套環(huán)，302、立柱，4、橡膠套，5、筒體，501、凸臺(tái)，6、承載座，7、通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，該裝置包括立式圓柱形的筒體5，筒體5的上下兩端均設(shè)有凸臺(tái)，其中，筒體5下端的凸臺(tái)上設(shè)有螺紋孔，筒體5下端的凸臺(tái)通過(guò)螺栓安裝在承載座6上，筒體5的上端設(shè)有用于將巖石試件密封在筒體5內(nèi)的加載蓋2。筒體5中套設(shè)有與筒體5等高的密封件3，如圖2所示，密封件3由兩個(gè)套環(huán)301和兩根立柱302組成，其中，兩個(gè)套環(huán)301通過(guò)兩根立柱302可拆卸地連接在一起，如兩個(gè)套環(huán)301上對(duì)應(yīng)設(shè)有螺紋孔，兩根立柱302與兩個(gè)套環(huán)301螺紋連接，所述兩個(gè)套環(huán)301的外螺紋上設(shè)有防水膠帶，所述密封件3內(nèi)設(shè)有用于包裹巖石試件I的橡膠套4，橡膠套4的兩端通過(guò)膠水分別固定在兩個(gè)套環(huán)301的內(nèi)壁上，橡膠套4與筒體5內(nèi)壁之間形成一夾層空腔，筒體5上設(shè)有與該夾層空腔相連通的通孔7。
[0013]進(jìn)一步的，該筒體5的下端設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)與承載座6之間通過(guò)螺栓連接。
[0014]進(jìn)一步的，該筒體5的上端設(shè)有用于承載加載蓋2的凸臺(tái)。
[0015]該裝置在使用時(shí)，首先，將密封件3的上下兩部分套環(huán)301通過(guò)立柱302連接，并將橡膠套4用膠水固定在密封件3內(nèi)；其次，在密封件3外側(cè)螺紋上設(shè)置防水膠帶，將密封件3旋緊在筒體5上，并將加工好的巖石試件I通過(guò)筒體5的任意一端植入橡膠套4內(nèi)；然后，將承載座6通過(guò)螺栓安裝在筒體5的一端，在筒體5的另一端安裝加載蓋2 ;最后，將該圍壓加載裝置安放在實(shí)驗(yàn)壓力機(jī)的平臺(tái)和壓頭之間，通過(guò)筒體5上的通孔7注入漿體進(jìn)行圍壓荷載的施加，釋放壓力機(jī)壓頭進(jìn)行巖石強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)。
[0016]本發(fā)明中，圍壓值的獲取通過(guò)常用的液壓表實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需圍壓的大小，選擇不同量程的液壓表。將圍壓加載裝置安放在實(shí)驗(yàn)壓力機(jī)的平臺(tái)和壓頭之間，通過(guò)筒體5上的通孔7，在橡膠套4與筒體5內(nèi)壁之間的夾層空腔中注入漿體，進(jìn)行圍壓荷載的施加，釋放壓力機(jī)壓頭進(jìn)行軸向的加壓，在軸向壓力的增加過(guò)程中，巖石試樣I中將產(chǎn)生剪應(yīng)力，若其中某位置的剪應(yīng)力達(dá)到其抗剪強(qiáng)度，則在該剪切面的兩側(cè)將產(chǎn)生相對(duì)位移，最終被破壞。由于巖石試件I的外圍被衆(zhòng)體包裹，即利用衆(zhòng)體對(duì)巖石試件I模擬施加圍壓，確保巖石試件I中邊界上作用力的分布均勻，避免巖石試件I在應(yīng)力平衡前提前破壞，提高試驗(yàn)的有效性和試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便和密封性能優(yōu)良的特點(diǎn)，可安全、高效、可靠的實(shí)現(xiàn)圍壓加載實(shí)驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，包括圓柱形的筒體(5)，筒體(5)的下端固定在承載座(6)上,筒體(5)的上端設(shè)有用于將巖石試件(I)密封在筒體(5)內(nèi)的加載蓋(2)，其特征在于:所述筒體(5)中套設(shè)有密封件(3)，密封件(3)由通過(guò)立柱(302)螺紋連接的上下兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的套環(huán)(301)組成，兩個(gè)套環(huán)(301)的外圍與筒體(5 )的內(nèi)壁通過(guò)螺紋連接，且兩個(gè)套環(huán)(301)的外螺紋上設(shè)有防水膠帶，所述密封件(3)內(nèi)設(shè)有用于包裹巖石試件(I)的橡膠套(4)，橡膠套(4)與筒體(5)內(nèi)壁之間形成一夾層空腔，筒體(5)上設(shè)有與該夾層空腔相連通的通孔(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，其特征在于:所述筒體(5 )的下端設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)與承載座(6 )之間通過(guò)螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，其特征在于:所述筒體(5)的上端設(shè)有用于承載加載蓋(2)的凸臺(tái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室用巖石強(qiáng)度測(cè)試的圍壓加載裝置，其特征在于:所述橡膠套(4)的兩端通過(guò)膠水分別固定在兩個(gè)套環(huán)(301)的內(nèi)壁上。
【文檔編號(hào)】G01N3/10GK103760028SQ201410006980
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】王新武, 高富強(qiáng), 李鳳霞, 張坤 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)理工學(xué)院