實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置制造方法
【專利摘要】實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，包括圓柱形的筒體，筒體的下端固定在承載座上，筒體的上端設有用于封閉筒體的加載蓋，所述筒體中套設有密封件，密封件由通過立柱螺紋連接的上下兩個對稱的套環(huán)組成，兩個套環(huán)的外圍與筒體的內壁通過螺紋連接，且兩個套環(huán)的外螺紋上設有防水膠帶，所述密封件內設有用于包裹巖石試件的橡膠套，橡膠套與筒體內壁之間形成一夾層空腔，筒體上設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力的均勻分布，提高試驗的有效性和試驗結果的可靠性；該裝置在滿足實驗室需求的基礎上，結構簡單，且各連接部件易組裝拆卸，密封性能好。
【專利說明】實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖石力學試驗中巖石試件的圍壓加載裝置，具體的說是一種實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置。
【背景技術】
[0002]建筑、交通、水利等土木工程領域常涉及巖土體與水的相互作用，實際工程中的巖土體與水相互作用時，還受到水(含有各種化學成分的水溶液)的壓力作用，研究巖石的動力性質，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力性質，以便為巖石動力邊坡及深部巖體工程的設計和開挖提供依據。在地下工程中，巖石的抗壓強度與巖體的覆存深度(圍壓荷載)相關，深部巖體具有更為復雜的地質力學背景，即高地應力、高地溫、高巖溶水壓力、強烈的開采擾動，因而其在受力后體現出來的變形、強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，對工程的開挖及深部地下工程會造成危害，甚至阻礙人們的生產活動。一般情況下，巖石抗壓強度與圍壓荷載的關系可以通過試驗的方法獲得。目前，廣泛采用的是霍普金森動態(tài)試驗設備，如落錘和輕氣炮，由于巖石試件在受到很小的破壞應變時，就會造成其應力平衡的提前破壞，影響試驗的有效性，而前者在試驗過程中，特別是對于大尺寸的巖石試件，難以實現恒定荷載、恒定應變率及應力均勻化，后者設備復雜，運行成本高，超過了實驗室所能承擔的成本范圍?，F有實驗室中也有采用改進型的SHPB裝置，包括入射桿、透射桿、數據采集系統(tǒng)和圍壓加載裝置，該裝置存在試驗結束后難以拆卸、試驗過程中因密封問題存在漏油的缺陷，影響試驗結果的可靠性。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是克服現有圍壓加載裝置在試驗過程中易造成巖石試件應力平衡的提前破壞，或是漏油以及設備較為復雜的缺陷，提供一種實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置。
[0004]為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案為:實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，包括圓柱形的筒體，筒體的下端固定在承載座上，筒體的上端設有用于將巖石試件密封在筒體內的加載蓋，所述筒體中套設有密封件，密封件由通過立柱螺紋連接的上下兩個對稱的套環(huán)組成，兩個套環(huán)的外圍與筒體的內壁通過螺紋連接，且兩個套環(huán)的外螺紋上設有防水膠帶，所述密封件內設有用于包裹巖石試件的橡膠套，橡膠套與筒體內壁之間形成一夾層空腔，筒體上設有與該夾層空腔相連通的通孔。
[0005]所述筒體的下端設有凸臺，凸臺與承載座之間通過螺栓連接。
[0006]所述筒體的上端設有用于承載加載蓋的凸臺。
[0007]所述橡膠套的兩端通過膠水分別固定在兩個套環(huán)的內壁上。
[0008]本實用新型在使用時，將巖石試件植入筒體的橡膠套中，然后將筒體放置于實驗壓力機的平臺和壓頭之間，通過筒體上的通孔注入液壓油或是用以模擬深部巖層的漿體，對巖石試件進行圍壓荷載的施加，達到預定的圍壓值后，釋放壓力機的壓頭，進行巖石試件強度的實驗。
[0009]有益效果:(I)、該裝置通過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力的均勻分布，避免巖石試件在應力平衡前提前破壞；
[0010](2)特別是對于大尺寸巖石試件，在實驗室條件下，可以實現通過調整筒體的高度和孔徑之比，實現最大化的應力均勻化，最大程度地保證試件在破壞前保持應力均勻分布，提高試驗的有效性和試驗結果的可靠性；
[0011](3)該裝置在滿足實驗室需求的基礎上，結構簡單，且各連接部件易組裝拆卸。由于該裝置中套環(huán)的筒體之間通過螺紋加防水膠帶連接，密封性能好，同時，巖石試件可在任意一端植入橡膠套內組裝后進行實驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0013]圖2為圖1中密封件的結構示意圖。
[0014]附圖標記: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，6、承載座，7、通孔。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，該裝置包括立式圓柱形的筒體5，筒體5的上下兩端均設有凸臺，其中，筒體5下端的凸臺上設有螺紋孔，筒體5下端的凸臺通過螺栓安裝在承載座6上，筒體5的上端設有用于將巖石試件密封在筒體5內的加載蓋2。筒體5中套設有與筒體5等高的密封件3，如圖2所示，密封件3由兩個套環(huán)301和兩根立柱302組成，其中，兩個套環(huán)301通過兩根立柱302可拆卸地連接在一起，如兩個套環(huán)301上對應設有螺紋孔，兩根立柱302與兩個套環(huán)301螺紋連接，所述兩個套環(huán)301的外螺紋上設有防水膠帶，所述密封件3內設有用于包裹巖石試件I的橡膠套4，橡膠套4的兩端通過膠水分別固定在兩個套環(huán)301的內壁上，橡膠套4與筒體5內壁之間形成一夾層空腔，筒體5上設有與該夾層空腔相連通的通孔7。
[0016]進一步的，該筒體5的下端設有凸臺，凸臺與承載座6之間通過螺栓連接。
[0017]進一步的，該筒體5的上端設有用于承載加載蓋2的凸臺。
[0018]該裝置在使用時，首先，將密封件3的上下兩部分套環(huán)301通過立柱302連接，并將橡膠套4用膠水固定在密封件3內；其次，在密封件3外側螺紋上設置防水膠帶，將密封件3旋緊在筒體5上，并將加工好的巖石試件I通過筒體5的任意一端植入橡膠套4內；然后，將承載座6通過螺栓安裝在筒體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驗壓力機的平臺和壓頭之間，通過筒體5上的通孔7注入漿體進行圍壓荷載的施加，釋放壓力機壓頭進行巖石強度的實驗。
[0019]本實用新型中，圍壓值的獲取通過常用的液壓表實現，根據實驗所需圍壓的大小，選擇不同量程的液壓表。將圍壓加載裝置安放在實驗壓力機的平臺和壓頭之間，通過筒體5上的通孔7，在橡膠套4與筒體5內壁之間的夾層空腔中注入漿體，進行圍壓荷載的施加，釋放壓力機壓頭進行軸向的加壓，在軸向壓力的增加過程中，巖石試樣I中將產生剪應力，若其中某位置的剪應力達到其抗剪強度，則在該剪切面的兩側將產生相對位移，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在應力平衡前提前破壞，提高試驗的有效性和試驗結果的可靠性。該裝置具有結構簡單、使用方便和密封性能優(yōu)良的特點，可安全、高效、可靠的實現圍壓加載實驗。
【權利要求】
1.實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，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)的上端設有用于將巖石試件(I)密封在筒體(5)內的加載蓋(2)，其特征在于:所述筒體(5)中套設有密封件(3)，密封件(3)由通過立柱(302)螺紋連接的上下兩個對稱的套環(huán)(301)組成，兩個套環(huán)(301)的外圍與筒體(5 )的內壁通過螺紋連接，且兩個套環(huán)(301)的外螺紋上設有防水膠帶，所述密封件(3)內設有用于包裹巖石試件(I)的橡膠套(4)，橡膠套(4)與筒體(5)內壁之間形成一夾層空腔，筒體(5)上設有與該夾層空腔相連通的通孔(7)。
2.根據權利要求1所述的實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，其特征在于:所述筒體(5 )的下端設有凸臺，凸臺與承載座(6 )之間通過螺栓連接。
3.根據權利要求1所述的實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，其特征在于:所述筒體(5)的上端設有用于承載加載蓋(2)的凸臺。
4.根據權利要求1所述的實驗室用巖石強度測試的圍壓加載裝置，其特征在于:所述橡膠套(4)的兩端通過膠水分別固定在兩個套環(huán)(301)的內壁上。
【文檔編號】G01N3/10GK203658163SQ201420009131
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權日:2014年1月7日
【發(fā)明者】王新武, 高富強, 李鳳霞, 張坤 申請人:洛陽理工學院