本發(fā)明涉及力學(xué)試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種拉壓環(huán)剪滲流試驗儀和拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

巖石的抗剪強度是評價巖石力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，準(zhǔn)確的獲取強度參數(shù)對巖體工程具有重要的實際意義?，F(xiàn)階段，巖石抗剪強度主要通過室內(nèi)試驗獲取，主要試驗類型有：常規(guī)三軸試驗、直接剪切試驗及楔形剪切試驗等。

分析現(xiàn)有的試驗實現(xiàn)方式，巖石在受剪過程中剪切面上受力不均勻，且變形具有延遲性，不能準(zhǔn)確反映巖石的剪切強度。在巖石拉壓環(huán)剪試驗儀工作過程中，施加軸力過程和扭矩的過程會相互干擾，導(dǎo)致施加在空心巖樣上的力精度和可靠性降低，對于試驗結(jié)果的獲取具有較大的誤差。

有鑒于此，設(shè)計制造出一種拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，能同時完成軸向拉壓試驗、環(huán)剪試驗以及滲流試驗，既可以獨立施加軸向載荷、環(huán)剪扭矩，互不干擾，也可以實現(xiàn)相互耦合的試驗是目前力學(xué)試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域中急需改善的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，用于巖石的拉壓環(huán)剪滲流試驗。該拉壓環(huán)剪滲流試驗儀通過采用環(huán)形試樣，通過施加扭力的方式，使得巖石在剪切面上均勻受力且變形均勻；同時，可以施加軸向拉、壓力，實現(xiàn)巖石拉、壓、環(huán)剪、滲流及相互耦合的試驗，對準(zhǔn)確獲取巖石抗剪強度、殘余強度及變形，改進和完善巖石的本構(gòu)關(guān)系，具有重要意義。

本發(fā)明的目的還在于提供一種拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)，包括伺服泵、液壓缸和上述的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，該拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)控制精準(zhǔn)，誤差小，可以施加軸向拉、壓力，實現(xiàn)巖石拉、壓、環(huán)剪、滲流及相互耦合的試驗，功能完善。

本發(fā)明改善其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供的一種拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，所述拉壓環(huán)剪滲流試驗儀包括第一框架、第二框架、第一底板、第二底板、軸向活塞桿、扭矩傳力軸、軸力傳感器、扭矩傳感器、上剪切盒、下剪切盒和滲流結(jié)構(gòu)。

所述第一框架固定連接于所述第一底板，所述第二框架固定連接于所述第二底板，所述第一框架位于所述第一底板和所述第二底板之間，所述第二框架位于所述第二底板遠(yuǎn)離所述第一底板的一側(cè)。所述上剪切盒與所述下剪切盒位于所述第二框架內(nèi)，所述上剪切盒與所述下剪切盒之間固設(shè)有試樣，且所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述試樣位于同一軸線上。

所述扭矩傳感器設(shè)于所述扭矩傳力軸上。所述扭矩傳力軸的一端固定連接在所述第一底板上，另一端穿過所述第二底板與所述下剪切盒固定連接，用于將扭矩傳遞至所述試樣。所述軸力傳感器設(shè)于所述軸向活塞桿上，所述軸向活塞桿與所述上剪切盒固定連接，用于為所述試樣施加軸向荷載。

所述滲流結(jié)構(gòu)包括環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)和徑向滲流結(jié)構(gòu)，所述環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行環(huán)向滲流試驗，所述徑向滲流結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行徑向滲流試驗。

進一步地，所述第一框架內(nèi)設(shè)有千斤頂，所述千斤頂固定連接于所述第一框架的兩側(cè)，用于為所述扭矩傳力軸施加扭矩。

進一步地，所述第一框架內(nèi)設(shè)有多個支撐桿，所述支撐桿的兩端分別固定在所述第一框架的兩側(cè)，用于穩(wěn)定所述拉壓環(huán)剪滲流試驗儀。

進一步地，所述第二框架內(nèi)設(shè)有傳力板，所述傳力板與所述上剪切盒固定連接，所述傳力板的兩端分別與所述第二框架連接，且可沿所述第二框架的內(nèi)壁滑動，所述傳力板用于傳遞施加扭矩的反力，保持所述上剪切盒的穩(wěn)定。

進一步地，所述第二框架的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌上安裝有與所述直線導(dǎo)軌可相對滑動的滑塊，所述傳力板與所述滑塊固定連接，可沿所述直線導(dǎo)軌滑動。

進一步地，所述第一底板、所述第二底板、所述上剪切盒、所述下剪切盒、所述傳力板、所述軸向活塞桿的兩端面及所述扭矩傳力軸的兩端面兩兩相互平行。

進一步地，所述千斤頂與所述扭矩傳感器相互平行安裝，且所述千斤頂、所述扭矩傳感器均與所述第一框架的側(cè)壁垂直。所述直線導(dǎo)軌與所述第二框架的側(cè)壁相互平行，所述直線導(dǎo)軌與所述第二底板相互垂直。

進一步地，所述徑向滲流結(jié)構(gòu)包括密封套筒、第一進水通道、第一排氣通道、第二進水通道和第二排氣通道。所述密封套筒分別與所述上剪切盒、所述下剪切盒固定連接，所述密封套筒與所述上剪切盒、所述下剪切盒之間分別設(shè)有密封圈。

所述第一進水通道設(shè)于所述下剪切盒，所述第一排氣通道設(shè)于所述上剪切盒，所述第一進水通道與所述第一排氣通道經(jīng)過所述試樣的中空部分連通，形成內(nèi)部滲流通道。所述第二進水通道設(shè)于所述下剪切盒、并位于所述試樣的外側(cè)，所述第二排氣通道設(shè)于所述上剪切盒、并位于所述試樣的外側(cè)，所述第二進水通道與所述第二排氣通道連通，形成外部滲流通道。

進一步地，所述環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)包括密封套筒、第三進水通道和第三排水通道。所述密封套筒分別與所述上剪切盒、所述下剪切盒固定連接，所述密封套筒與所述上剪切盒、所述下剪切盒之間分別設(shè)有密封圈。

所述第三進水通道設(shè)于所述下剪切盒，所述第三排水通道設(shè)于所述上剪切盒，所述試樣上開設(shè)有連通所述第三進水通道與所述第三排水通道的流道，形成環(huán)向滲流通道。

本發(fā)明提供的一種拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)，包括伺服泵、液壓缸和上述的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，所述軸向活塞桿設(shè)于所述液壓缸內(nèi)，所述伺服泵與所述液壓缸連接，用于控制所述軸向活塞桿的移動。

本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀和拉壓環(huán)剪試驗系統(tǒng)具有以下幾個方面的有益效果：

本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，通過將軸向活塞桿與上剪切盒連接，將扭矩傳力軸與下剪切盒連接，在軸向活塞桿上設(shè)置軸力傳感器，在扭矩傳力軸上設(shè)置扭矩傳感器，通過設(shè)置滲流結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)徑向和環(huán)向滲流試驗。該拉壓環(huán)剪滲流試驗儀實現(xiàn)了軸向荷載與扭矩的獨立與耦合施加，保證試驗加載過程中試驗裝置的穩(wěn)定及荷載施加的平穩(wěn)。結(jié)構(gòu)簡單、操控方便，適合各種形狀的巖石力學(xué)試驗，對研究巖石的各項力學(xué)性能具有重要意義。

本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)，包括伺服泵、液壓缸和上述的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀，控制精確，誤差小，穩(wěn)定性好。該拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)可用于研究巖石的抗剪切強度、殘余強度及完善巖石強度模型，全面分析巖石力學(xué)性質(zhì)，具有極大的推廣應(yīng)用價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀的一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀的另一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀的徑向滲流結(jié)構(gòu)的一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀的徑向滲流結(jié)構(gòu)的另一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀的環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)的一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-拉壓環(huán)剪滲流試驗儀；101-上剪切盒；103-下剪切盒；105-試樣；110-第一框架；111-第一底板；113-第一側(cè)板；120-扭矩傳力軸；121-扭矩傳感器；123-千斤頂；125-支撐桿；130-第二框架；131-第二底板；133-第二側(cè)板；1331-安裝部；135-蓋板；140-軸向活塞桿；141-軸力傳感器；143-傳力板；145-直線導(dǎo)軌；147-滑塊；150-密封套筒；151-第一進水通道；153-第一排氣通道；155-密封圈；157-第二進水通道；158-第二排氣通道；161-第三進水通道；163-第三排水通道。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是本發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明的“第一”、“第二”等，僅僅用于在描述上加以區(qū)分，并沒有特殊的含義。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

圖1為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100的一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100的另一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖，請參照圖1和圖2。

本實施例提供的一種拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100，通過采用環(huán)形試樣105，施加軸向載荷、扭力的方式，可實現(xiàn)巖石拉、壓、環(huán)剪、滲流及相互耦合的試驗，使得巖石在剪切面上均勻受力且變形均勻。對研究巖石的抗剪切強度、殘余強度及完善巖石強度模型，全面分析巖石力學(xué)性質(zhì)具有重要意義。

拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100包括第一框架110、第二框架130、第一底板111、第二底板131、傳力板143、軸向活塞桿140、扭矩傳力軸120、千斤頂123、軸力傳感器141、扭矩傳感器121、上剪切盒101、下剪切盒103和滲流結(jié)構(gòu)。

第一框架110固定連接于第一底板111，第二框架130固定連接于第二底板131，第一框架110位于第一底板111和第二底板131之間，第二框架130位于第二底板131遠(yuǎn)離第一底板111的一側(cè)。具體地，第一框架110包括兩個相對設(shè)置的第一側(cè)板113，兩個第一側(cè)板113之間連接有第一底板111，第一底板111位于第一側(cè)板113中部偏底部的位置。第一框架110內(nèi)還設(shè)有多個支撐桿125，作為優(yōu)選，第一側(cè)板113的前后各設(shè)兩個支撐桿125。支撐桿125的兩端分別固定在第一側(cè)板113上，兩個第一側(cè)板113開設(shè)有對應(yīng)的螺栓孔，第一側(cè)板113與支撐桿125通過螺栓固定連接，多個支撐桿125用于穩(wěn)定整個拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100，確保在施加載荷和扭矩過程中的穩(wěn)定性，提高試驗準(zhǔn)確度以及試驗結(jié)果的精確性。

兩個第一側(cè)板113的頂部連接有第二底板131，第二底板131的上方固定連接第二框架130。第二框架130包括兩個相對設(shè)置的第二側(cè)板133和連接第二側(cè)板133的蓋板135，第二側(cè)板133遠(yuǎn)離蓋板135的一端凸設(shè)安裝部1331，用于和第二底板131可拆卸地連接，優(yōu)選地，此處采用螺栓連接。

第二框架130內(nèi)設(shè)有上剪切盒101與下剪切盒103，上剪切盒101與下剪切盒103之間固設(shè)有試樣105，本實施例中采用巖石試樣105，當(dāng)然也可以用于其他材質(zhì)的力學(xué)性能研究。上剪切盒101、下剪切盒103的結(jié)構(gòu)形式均與試樣105的形狀一致。上剪切盒101、下剪切盒103通常采用粘接劑和試樣105牢固地粘接為一體，且上剪切盒101、下剪切盒103、試樣105位于同一軸線上，以保證軸向載荷或扭矩均勻地加載到試樣105上。上剪切盒101與軸向活塞桿140固定連接，下剪切盒103與扭矩傳力軸120固定連接。扭矩傳力軸120上設(shè)置有扭矩傳感器121，扭矩傳力軸120用于將扭矩傳遞至試樣105，扭矩傳感器121用于檢測加載的扭矩大小。軸力傳感器141設(shè)于軸向活塞桿140上，軸向活塞桿140用于為試樣105施加軸向荷載，軸力傳感器141用于檢測加載的軸向荷載的大小，軸向載荷可以是拉力，也可以是壓力。

扭矩傳力軸120的一端固定連接在第一底板111上，另一端穿過第二底板131與下剪切盒103固定連接，扭矩傳力軸120與第一底板111通過螺栓固定連接。扭矩傳感器121套設(shè)于扭矩傳力軸120的外表面并與之固定連接。每個第一側(cè)板113上固定安裝有千斤頂123，兩個第一側(cè)板113上的千斤頂123相對設(shè)置，千斤頂123的一端與第一側(cè)板113通過螺栓固定連接，另一端連接在扭矩傳力軸120上。通過千斤頂123向扭矩傳力軸120施加扭矩，扭矩傳力軸120將該扭矩傳遞至下剪切盒103，以執(zhí)行對試樣105的扭矩加載試驗。

軸向活塞桿140穿過第二框架130的蓋板135與上剪切盒101固定連接，軸向活塞桿140上下移動即可實現(xiàn)對上剪切盒101施加軸向拉力或軸向壓力，由于上剪切盒101、下剪切盒103和試樣105粘接為一體，即也是對試樣105施加軸向載荷，完成軸向載荷的加載試驗。第二框架130內(nèi)設(shè)有傳力板143，傳力板143與上剪切盒101固定連接。傳力板143用于傳遞施加扭矩的反力，保持上剪切盒101的穩(wěn)定。第二框架130的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有直線導(dǎo)軌145，即在第二側(cè)板133相對的內(nèi)表面設(shè)置直線導(dǎo)軌145。直線導(dǎo)軌145上安裝有與直線導(dǎo)軌145可相對滑動的滑塊147，傳力板143與滑塊147固定連接，可沿直線導(dǎo)軌145滑動。

需要說明的是，為了使加載試驗的成功率更高，試驗結(jié)果更精準(zhǔn)。第一底板111、第二底板131、上剪切盒101、下剪切盒103、傳力板143、軸向活塞桿140的兩端面及扭矩傳力軸120的兩端面需設(shè)置為兩兩相互平行。千斤頂123與扭矩傳感器121相互平行安裝，且千斤頂123、扭矩傳感器121均與第一框架110的第一側(cè)板113垂直。直線導(dǎo)軌145與第二框架130的側(cè)壁相互平行，直線導(dǎo)軌145與第二底板131相互垂直。這樣可以使得加載軸向載荷時，試樣105只會受到軸線方向的拉力或壓力，而不會有其他方向的分力；同理，在施加扭矩時，這樣可以使得試樣105在剪切面上均勻受力且變形均勻，從而提高試驗精度。

滲流結(jié)構(gòu)包括環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)和徑向滲流結(jié)構(gòu)，環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行環(huán)向滲流試驗，徑向滲流結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行徑向滲流試驗。

圖3為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100的徑向滲流結(jié)構(gòu)的一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100的徑向滲流結(jié)構(gòu)的另一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖，請參照圖3和圖4。

徑向滲流結(jié)構(gòu)包括密封套筒150、第一進水通道151、第一排氣通道153、第二進水通道157和第二排氣通道158。密封套筒150分別與上剪切盒101、下剪切盒103固定連接，密封套筒150分別與下剪切盒103通過螺栓固定連接。密封套筒150與上剪切盒101、下剪切盒103之間分別設(shè)有密封圈155，以提高上剪切盒101與下剪切盒103之間的密封性。

第一進水通道151設(shè)于下剪切盒103，第一排氣通道153設(shè)于上剪切盒101，第一進水通道151與第一排氣通道153經(jīng)過試樣105的中空部分連通，形成內(nèi)部滲流通道。第二進水通道157設(shè)于下剪切盒103、并位于試樣105的外側(cè)，第二排氣通道158設(shè)于上剪切盒101、并位于試樣105的外側(cè)，第二進水通道157與第二排氣通道158連通，形成外部滲流通道。該徑向滲流結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了垂直試樣105的剪切面的滲流，改進了現(xiàn)有試驗裝置中只能實現(xiàn)沿剪切面滲流的功能。結(jié)合試驗裝置的拉、壓及環(huán)剪的功能，對研究剪切面及結(jié)構(gòu)面的滲流特性具有重要意義。

圖5為本發(fā)明具體實施例提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100的環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)的一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖，請參照圖5。

環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)包括密封套筒150、第三進水通道161和第三排水通道163。密封套筒150分別與上剪切盒101、下剪切盒103固定連接，密封套筒150分別與下剪切盒103通過螺栓固定連接。第三進水通道161設(shè)于下剪切盒103，第三排水通道163設(shè)于上剪切盒101，試樣105上開設(shè)有連通第三進水通道161與第三排水通道163的流道，形成環(huán)向滲流通道。密封套筒150與上剪切盒101、下剪切盒103之間分別設(shè)有密封圈155，在試樣105的空隙處涂抹硅膠，提高密封性。隨著剪切力的施加，對第三進水通道161注水，在第三排水通道163觀測出水量，實現(xiàn)沿試樣105的剪切面的滲流，滲流方向平行于剪切面。

值得注意的是，文中提到的可拆卸連接方式或固定連接，除了采用螺栓連接，也可以采用螺紋連接、套接、粘接、卡接、扣接、焊接、鉚接等固定連接方式。

本實施例提供的一種，包括伺服泵、液壓缸和上述的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100，軸向活塞桿140設(shè)于液壓缸內(nèi)，伺服泵與液壓缸連接，用于控制軸向活塞桿140的移動。由伺服泵控制液壓缸的輸油，以使活塞桿施加軸向載荷，以及通過伺服泵控制液壓缸的輸油，以使千斤頂123施加扭矩，加載過程控制精準(zhǔn)，試驗誤差小，精度高，易于操控。

本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100和拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)，其安裝過程和試驗過程如下：

制備空心圓柱巖石試樣105，將上剪切盒101、下剪切盒103的凹槽底部和側(cè)壁涂抹粘結(jié)劑，將巖石試樣105與上剪切盒101和下剪切盒103粘結(jié)一起，并且保證下剪切盒103、巖石試樣105、上剪切盒101表面相互平行，且在同一條中心線上，巖石試樣105和下剪切盒103、上剪切盒101連接為一個整體。下剪切盒103通過螺栓與扭矩傳力軸120固定連接，并保證下剪切盒103和扭矩傳力軸120的端部水平連接，上剪切盒101與軸向活塞桿140的端部通過螺栓連接，并保證上剪切盒101和軸向活塞桿140的端部水平連接。

扭矩傳力軸120穿過第一底板111、千斤頂123、扭矩傳感器121及第二底板131與下剪切盒103連接。扭矩傳力軸120的端部與第二底板131、下剪切盒103的上下表面水平平行。扭矩傳力軸120將千斤頂123輸出的扭矩傳遞到下剪切盒103上，使巖石試樣105受到剪切力的作用。軸向活塞桿140穿過傳力板143、軸力傳感器141與上剪切盒101連接。軸向活塞桿140的下表面和傳力板143、下剪切盒103、上剪切盒101的上下表面水平平行。直線導(dǎo)軌145通過螺栓與第二框架130的第二側(cè)板133固定連接，滑塊147在直線導(dǎo)軌145上滑行。傳力板143穿過軸向活塞桿140與滑塊147垂直連接，實現(xiàn)了軸向荷載的傳遞。在施加扭矩時，保證上剪切盒101位置的固定，將扭矩反力通過傳力板143、滑塊147及直線導(dǎo)軌145傳遞到第二框架130上，以實現(xiàn)軸向力(拉力、壓力)的獨立或混合的加載。

當(dāng)加載軸向壓力時，通過液壓伺服泵向軸向活塞桿140上部空間輸油，推動軸向活塞桿140向下移動，施加軸向壓力。繼續(xù)加載軸向壓力至軸力傳感器141達(dá)到設(shè)定值，試驗結(jié)束并需卸載軸向壓力時，通過液壓伺服泵向軸向活塞桿140下部空間輸油，提升活塞桿。

當(dāng)加載軸向拉力時，通過液壓伺服泵向軸向活塞桿140下部空間輸油，推動軸向活塞桿140向上移動，施加軸向拉力。繼續(xù)加載軸向拉力至軸力傳感器141達(dá)到設(shè)定值，試驗結(jié)束并需卸載軸向拉力時，通過液壓伺服泵向軸向活塞桿140的上部空間輸油，活塞桿下移。

當(dāng)加載扭矩時，通過液壓伺服泵向千斤頂123輸油，直至扭矩傳感器121達(dá)到設(shè)定值，試驗結(jié)束時卸載千斤頂123的油壓。

需要執(zhí)行徑向滲流試驗時，將密封套筒150通過螺栓與下剪切盒103固定連接，通過第一進水通道151和第一排氣通道153，向巖石試樣105內(nèi)部注水，當(dāng)?shù)谝慌艢馔ǖ?53不再出現(xiàn)氣泡并連續(xù)出水時，視為排氣完成，此時關(guān)閉第一排氣通道153。通過第二進水通道157和第二排氣通道158，向密封套筒150注水，當(dāng)?shù)诙艢馔ǖ?58不再出現(xiàn)氣泡并連續(xù)出水時，視為排氣完成，此時關(guān)閉第二排氣通道158。根據(jù)試驗要求，分別通過第一進水通道151和第二進水通道157，加載內(nèi)水壓和外水壓，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)值，并進行后續(xù)試驗。

需要執(zhí)行環(huán)向滲流試驗時，在環(huán)形巖石試樣105上鉆取與第三進水通道161、第三排水通道163對應(yīng)的流道，在巖石試樣105空隙處涂抹硅膠，實現(xiàn)密封。將密封套筒150通過螺栓與下剪切盒103固定連接，隨著剪切力的施加，對第三進水通道161進行注水，在第三排水通道163出口處觀測出水量，實現(xiàn)沿巖石試樣105剪切面的滲流，滲流方向平行于剪切面。

試驗結(jié)束并需取出巖石試樣105時，將連接上剪切盒101與軸向活塞桿140的螺栓拆卸，取出上剪切盒101。將連接下剪切盒103與扭矩傳力軸120的螺栓拆除，取出下剪切盒103。采用高溫加熱或者溶解膠體的方式，將巖石試樣105與上剪切盒101、下剪切盒103分離。

通過上述步驟的操作，可實現(xiàn)巖石拉、壓、環(huán)剪、滲流及相互耦合的試驗，對準(zhǔn)確獲取巖石抗剪強度、殘余強度及變形，改進和完善巖石的本構(gòu)關(guān)系，具有重要意義。該徑向滲流結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了垂直巖石試樣105剪切面的滲流，改進了現(xiàn)有試驗裝置中只能實現(xiàn)沿剪切面滲流的功能。結(jié)合試驗儀拉、壓及環(huán)剪的功能，對研究剪切面及結(jié)構(gòu)面的滲流特性具有重要意義。該環(huán)向滲流結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了平行巖石試樣105剪切面的滲流，相比于常規(guī)滲流試驗的局限性，可實現(xiàn)多種試驗路徑下的滲流，豐富、完善對剪切面的滲流特性研究。

綜上所述，本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100和拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)具有以下幾個方面的有益效果：

本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100，結(jié)構(gòu)簡單、操控方便。通過千斤頂123、扭矩傳感器121和扭矩傳力軸120組成的扭矩施加及測量單元，具有控制精度高、扭矩荷載施加大、扭矩測量準(zhǔn)確、摩擦力小等優(yōu)點。通過軸向活塞桿140、軸力傳感器141、傳力板143、滑塊147和直線導(dǎo)軌145組成的軸向加載及測量單元，具有控制精度高、同時實現(xiàn)拉力、壓力的加載及測量的功能、輸出荷載值大等優(yōu)點；傳力板143與第二側(cè)板133連接，實現(xiàn)了軸向荷載與扭矩的獨立與耦合施加，并將荷載傳遞到第二框架130上，保證試驗加載過程中整個拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100的穩(wěn)定性及荷載施加的平穩(wěn)性。同時，該拉壓環(huán)剪滲流試驗儀100可實現(xiàn)多種試驗路徑下的滲流，豐富、完善對剪切面的滲流特性研究。本發(fā)明提供的拉壓環(huán)剪滲流試驗系統(tǒng)，采用液壓伺服泵，控制精準(zhǔn)，易于操控，誤差小，試驗精度高，極大地提高了試驗效率及成功率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改、組合和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。