一種巖石圍壓加卸載試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種巖石圍壓加卸載試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)是進(jìn)行巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)定的基本方法。巖樣在加卸載過(guò)程中的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線含有豐富信息，是研究巖石力學(xué)特性基本手段，也是評(píng)價(jià)巖石工程穩(wěn)定性的重要依據(jù)之一。在地下工程實(shí)踐中，開(kāi)挖卸載是誘發(fā)地下空間圍巖應(yīng)力重新分布并導(dǎo)致圍巖破壞的主要原因。在目前試驗(yàn)條件下，通常使用油壓提供試樣圍壓，卸載圍壓過(guò)程中，試樣圍壓的卸載速度與爆破開(kāi)挖相比較慢，試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象不太符合。另外，端面效應(yīng)對(duì)于試樣的承載特性(如承載極限、破壞類(lèi)型、尺寸效應(yīng)等)具有重要影響，而在試驗(yàn)過(guò)程中，端面摩擦的增加和減少對(duì)于上述承載特性的影響還沒(méi)有成熟的手段進(jìn)行研究。本發(fā)明一種巖石圍壓加卸載試驗(yàn)裝置既可實(shí)現(xiàn)圍壓快速卸載，又可通過(guò)改變端面?zhèn)葔旱姆椒ㄑ芯吭嚇拥亩瞬啃?yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明一種巖石圍壓加卸載試驗(yàn)裝置由高壓氣室、軸壓加載系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng)、氣壓測(cè)試系統(tǒng)組成。
[0004]高壓氣室由圓筒、環(huán)形上蓋、環(huán)形下蓋、橡膠套、第一擋板、第二擋板、第一 O型橡膠圈、第二 O型橡膠圈、第三O型橡膠圈、第一充放氣連接頭安裝孔、第二充放氣連接頭安裝孔、第三充放氣連接頭安裝孔、第一壓力傳感器安裝孔、第二壓力傳感器安裝孔、第三壓力傳感器安裝孔組成。圓筒、環(huán)形上蓋、環(huán)形下蓋為足夠厚度金屬材料，其剛度和強(qiáng)度滿足高壓氣室試驗(yàn)要求。橡膠套與環(huán)形上蓋、環(huán)形下蓋、第一擋板、第二擋板內(nèi)側(cè)連接，具有伸縮和側(cè)向變形能力；第一擋板和第二擋板將高壓氣室分割為三個(gè)環(huán)形氣室，環(huán)形上蓋和第一擋板之間為上氣室，第一擋板和第二擋板之間為中氣室，第二擋板和環(huán)形下蓋之間為下氣室。第一擋板和第二擋板結(jié)構(gòu)一樣，均由擋板固定段、彈簧組、擋板滑動(dòng)段組成。第一擋板和第二擋板固定端均為焊接于圓筒內(nèi)側(cè)的圓環(huán)形板，每個(gè)彈簧一頭連接擋板固定段，另一頭連接一個(gè)擋板滑動(dòng)段。擋板滑動(dòng)段為多個(gè)扇形等厚度塊體，內(nèi)側(cè)連接橡膠套，相鄰塊之間有足夠的空隙，當(dāng)向上壓頭、下壓頭和試樣施加圍壓的時(shí)候，鄰塊之間不會(huì)產(chǎn)生明顯擠壓力。第一擋板和第二擋板厚度足夠大，且滑動(dòng)段和固定段之間的重疊段足夠長(zhǎng)，具有防止第一擋板和第二擋板從高壓氣室向低壓氣室方向明顯移動(dòng)或發(fā)生大變形的作用。
[0005]第一 O型橡膠圈在上氣室內(nèi)，通過(guò)第一充放氣連接頭安裝孔與第一充放氣連接頭連接，第一充放氣連接頭另一端為充放氣系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)為第一 O型橡膠圈充氣增壓和放氣降壓；第一 O型橡膠圈通過(guò)第一壓力傳感器安裝孔與第一壓力傳感器連通，采用第一壓力傳感器實(shí)時(shí)記錄第一 O型橡膠圈內(nèi)氣體壓力大小。當(dāng)上氣室壓力增加時(shí)，第一擋板滑動(dòng)段向試樣滑動(dòng)，第一組彈簧伸長(zhǎng)，橡膠套壓緊上壓頭。當(dāng)上氣室壓力降低時(shí)，第一擋板滑動(dòng)段遠(yuǎn)離上壓頭滑動(dòng)，第一組彈簧收縮，橡膠套遠(yuǎn)離上壓頭。
[0006]第二 O型橡膠圈在中氣室內(nèi)，通過(guò)第二充放氣連接頭安裝孔與第二充放氣連接頭連接，第二充放氣連接頭另一端為充放氣系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)為第二 O型橡膠圈充氣增壓和放氣降壓；第二 O型橡膠圈通過(guò)第二壓力傳感器安裝孔與第二壓力傳感器連通，采用第二壓力傳感器實(shí)時(shí)記錄第二O型橡膠圈內(nèi)氣體壓力大小。當(dāng)中氣室壓力增加時(shí)，第一擋板和第二擋板滑動(dòng)段均向試樣滑動(dòng)，第一組彈簧和第二組彈簧均伸長(zhǎng)，橡膠套壓緊試樣。當(dāng)中氣室壓力降低時(shí)，第一擋板和第二擋板滑動(dòng)段均遠(yuǎn)離試樣滑動(dòng)，第一組和第二組彈簧均收縮，橡膠套遠(yuǎn)離試樣。
[0007]第三O型橡膠圈在下氣室內(nèi)，通過(guò)第三充放氣連接頭安裝孔與第三充放氣連接頭連接，第三充放氣連接頭另一端為充放氣系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)為第三O型橡膠圈充氣增壓和放氣降壓。第三O型橡膠圈通過(guò)第三壓力傳感器安裝孔與第三壓力傳感器連通，采用第三壓力傳感器實(shí)時(shí)記錄第三O型橡膠圈內(nèi)氣體壓力大小。當(dāng)下氣室壓力增加時(shí)，第二擋板滑動(dòng)段向下壓頭滑動(dòng)，第二組彈簧伸長(zhǎng)，橡膠套壓緊下壓頭。當(dāng)下氣室壓力降低時(shí)，第二擋板滑動(dòng)段遠(yuǎn)離下壓頭滑動(dòng)，第二組彈簧收縮，橡膠套遠(yuǎn)離下壓頭。
[0008]軸壓加載系統(tǒng)包括上壓頭和下壓頭。上壓頭和下壓頭為圓柱體，其直徑與圓柱試樣直徑一樣，通過(guò)改變上壓頭和下壓頭的高度，可調(diào)整試樣與高壓氣室內(nèi)環(huán)的相對(duì)位置。巖石試樣在軸向承受軸向壓縮載荷作用，上壓頭和下壓頭用于減少壓力機(jī)油缸活塞與底座之間的空隙，并傳遞軸向壓力。
[0009]充放氣系統(tǒng)由充放氣連接頭、三通接頭、四通接頭、高壓管、壓力表、針型閥、減壓閥、高壓氣瓶組成。
[0010]第一充放氣連接頭通過(guò)第一充放氣連接頭安裝孔與第一 O型橡膠圈連接，通過(guò)第一高壓管連接第一三通接頭、第四三通接頭、第十三通接頭、四通接頭，第一三通接頭上安裝第一壓力表，第四三通接頭通過(guò)第四高壓管連接第七三通接頭，第七三通接頭上安裝第一針型閥，第十三通接頭上安裝第四針型閥。
[0011]第二充放氣連接頭通過(guò)第二充放氣連接頭安裝孔與第二 O型橡膠圈連接，通過(guò)第二高壓管連接第二三通接頭、第五三通接頭、第十一三通接頭、四通接頭，第二三通接頭上安裝第二壓力表，第五三通接頭通過(guò)第五高壓管連接第八三通接頭，第八三通接頭上安裝第二針型閥，第十一三通接頭上安裝第五針型閥。
[0012]第三充放氣連接頭通過(guò)第三充放氣連接頭安裝孔與第三O型橡膠圈連接，通過(guò)第三高壓管連接第三三通接頭、第六三通接頭、第十二三通接頭、四通接頭，第三三通接頭上安裝第三壓力表，第六三通接頭通過(guò)第六高壓管連接第九三通接頭，第九三通接頭上安裝第三針型閥，第十二三通接頭上安裝第六針型閥。
[0013]第一高壓管、第二高壓管、第三高壓管通過(guò)四通接頭連接第七高壓管，通過(guò)第七高壓管連接第十三三通接頭、減壓閥和高壓氣瓶，第十三三通接頭上安裝第七針型閥。
[0014]在初始狀態(tài)下，所有針型閥均為關(guān)閉狀態(tài)，第一彈簧組和第二彈簧組均為收縮狀
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[0015]上氣室充氣增壓步驟如下:打開(kāi)氣瓶，通過(guò)減壓閥調(diào)整充氣壓力，依次打開(kāi)第七針型閥和第四針型閥，通過(guò)第七高壓管和第一高壓管向第一O型橡膠圈供氣。第一壓力表顯示上氣室壓力增加過(guò)程，直至上氣室壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，關(guān)閉高壓氣瓶、第七針型閥和第四針型閥。上氣室放氣減壓步驟如下:打開(kāi)第一針型閥，通過(guò)第一高壓管和第四高壓管降低第一O型橡膠圈氣體壓力。手動(dòng)調(diào)節(jié)第一針型閥實(shí)現(xiàn)放氣降壓速度。
[0016]中氣室充氣增壓步驟如下:打開(kāi)氣瓶，通過(guò)減壓閥調(diào)整充氣壓力，依次打開(kāi)第七針型閥和第五針型閥，通過(guò)第七高壓管和第二高壓管向第二 O型橡膠圈供氣。第二壓力表顯示中氣室壓力增加過(guò)程，直至中上氣室壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，關(guān)閉高壓氣瓶、第七針型閥和第五針型閥。中氣室放氣減壓步驟如下:打開(kāi)第二針型閥，通過(guò)第二高壓管和第五高壓管降低第二 O型橡膠圈氣體壓力。手動(dòng)調(diào)節(jié)第二針型閥實(shí)現(xiàn)放氣降壓速度。
[0017]下氣室充氣增壓步驟如下:打開(kāi)氣瓶，通過(guò)減壓閥調(diào)整充氣壓力，依次打開(kāi)第七針型閥和第六針型閥，通過(guò)第七高壓管和第三高壓管向第三O型橡膠圈供氣。第三壓力表顯示下氣室壓力增加過(guò)程，直至下氣室壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，關(guān)閉高壓氣瓶、第七針型閥和第六針型閥。下氣室放氣減壓步驟如下:打開(kāi)第三針型閥，通過(guò)第三高壓管和第六高壓管降低第三O型橡膠圈氣體壓力。手動(dòng)調(diào)節(jié)第三針型閥實(shí)現(xiàn)放氣降壓速度。