一种可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置，包括左固定板、右固定板和位于左固定板与右固定板之间的压板，左固定板和有固定板通过平行设置的若干个圆柱形的导向杆连接，压板套在导向杆上，在压板与右固定板之间设有第一油压泵，左固定板与压板之间安装有试样盒，试样盒与左固定板之间安装有压力传感器，在试样盒的顶部安装有刚性输水垫块，刚性输水垫块设有出水口，刚性输水垫块的出水口与刚性水压罐连接，由油压泵通过水压罐向试件预制孔隙施加水压。本发明专利技术可配合大多数单轴压缩试压机使用，且操作灵活随试件尺寸要求灵活，造价低，适用于实验室以及各种工程中双轴压缩‑水力耦合左右情况下岩体裂隙的扩展试验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置，属于岩石压力测试领域。
技术介绍
目前在实验室中所开展的研究主要集中在单轴压缩、单轴拉伸以及三轴压缩等方面，而关于岩石双轴压缩状态特性的成果则相对比较少。对于岩石地下工程而言，如隧道(洞)、基坑开挖过后，在一些特定情况下，作用在岩体上的荷载极其路径变化是极其复杂的，岩石大多会处于双向压缩状态(σ1≥σ2，σ3＝0)，且伴随高应力水压作用，内边界部分位置的围岩就近似处于双轴受压状态，研究此种应力状态下的岩体特性对分析内边界围岩的长期稳定性有着重要意义。因此，有必要开展岩石的双轴压缩试验及其理论分析。本装置对岩样侧向进行加压且对特定预制孔隙进行施加孔隙水压，是作为一种辅助装置，现在各实验室可记录采集数据绝大部分是单轴仪器或者假三轴仪器，不能精确对岩样侧向施加压力以及记录实验过程中各压力、位移等参数，但实际工程中，作用在岩体单元上的荷载以及应力路径及其复杂多变，市场上特有的双轴压缩仪器成品市价格高昂试验代价太大且对试样尺寸限制较大。且各室内试验仪器中的渗流以及孔隙水压加载试验不能实现对特定孔隙进行特定数值水压的加载。本装置可配合各岩石力学实验室中原有的单轴或者三轴试验机使用，且能够实时记录岩石在压缩过程中侧向位移随侧向荷载的变化，且在施加侧压的同时，可对岩石预制孔隙进行水压加载，有效的解决了低成本双轴预制孔隙水压试验困难的问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种可拆卸岩体侧向加载以及孔隙水压辅助试验装置，可配合大多数单轴压缩试压机使用，且在双轴施加同时可向预制裂纹施加水压。操作灵活，对试件尺寸要求灵活，造价低。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置，包括左固定板、右固定板和位于左固定板与右固定板之间的压板，所述左固定板和有固定板通过平行设置的若干个圆柱形的导向杆连接，所述压板套在导向杆上，在压板与右固定板之间设有第一油压泵，通过第一油压泵的作用带动压板的移动，所述左固定板与压板之间安装有容纳试样的试样盒，试样盒与左固定板之间安装有检测试样盒压力的压力传感器，在试样盒上安装有检测岩石轴向位移与水平位移的位移传感器，试样盒内的试样预设有通水管道，在试样盒的顶部安装有刚性输水垫块，刚性输水垫块设有出水口，出水口与通水管道对齐，刚性输水垫块的出水口与刚性水压罐连接，刚性水压罐与第二油压泵连接。作为优选，所述试样盒包含左侧夹板、右侧夹板、底板和盖板，岩石位于左侧夹板、右侧夹板、底板和盖板形成的到空腔中，左侧夹板与压板相连接，在左侧夹板和盖板上均设有位移传感器。作为优选，所述右侧夹板通过第一万向头与压板连接，左侧夹板通过第二万向头与压力传感器连接。作为优选，所述左侧夹板和盖板上的位移传感器均与支架连接，支架安装在右固定板上。作为优选，所述压板上安装有套杆，套杆通过线性轴承安装在导向杆上。作为优选，所述左固定板和右固定板均通过滚轮安装在侧向加压平台上。在本专利技术中，所述试样盒上部盖板由刚性输水垫块代替，垫块由所述紫铜管连接到刚性水压罐中。所述刚性水压罐由上下两块圆形钢块、环形套筒、四根连杆组成与所述油压泵连接，且压力由所述水压表测定。刚性输水垫块内部钻有联通的流水通道：一端为入水口与水压罐交换装置相连，另一端口在垫块底面为出水口与试样顶端导管口相连。底面端口为中心钻有环形凹槽并与O型垫圈相匹配，以保持其密封性。在向试样中注入高压水之前，需要预先在垫块底面凹槽处嵌入O型垫圈，用转换接头连接好垫块与试样，以充分保证接口密封性。刚性加载块通过高压紫铜软管连接，中间设置精密水压表读取水压值。有益效果：本专利技术的可拆卸岩体侧向加压与孔隙水压耦合辅助试验装置，具有以下优点：(1)本装置可配合国内大多单轴压缩以及三轴压缩等常规试验机使用。(2)本装置不同于传统封闭式加载空间，便于摄像机捕捉岩体在不同加载过程及状态下的裂隙扩展以及破坏特征。且可以连续直观的观察岩体内部以及表面的裂纹扩展请扩和破坏过程。(3)由于试样夹板、盖板、底板尺寸可以灵活变化，所以本装置可以适应多种尺寸的岩样，对试验的包容性大大增加。(4)解决了孔隙水压中单个孔隙水压控制问题，传统渗透压试验不能控制某个裂纹水压大小以及情况。该装置可以在施加侧向荷载情况下同时控制浇筑的类岩石材料中的预制裂隙的水压。(5)装置简洁，操作简单，费用低廉。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为可控制侧向加压装置的侧视图。图3为可控制侧向加压装置的俯视图。图4为孔隙水压加压装置的示意图图5为侧向加压平台结构示意图。图6为可控制侧向加压装置内部空间核心装置侧视图。图7为刚性输水垫块与试样主视图。图中：1-反力架，2-侧向加压平台，3-套杆，4-压板，5-第一油压泵，6-万向头，7-夹板，8-压力传感器，9-位移感应器支架，10-底板，11-刚性输水垫块，12-刚性水压罐，13-水压表。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1至图7所示，本专利技术的可拆卸岩体侧向加压孔隙水压耦合辅助试验装置，包括左固定板、右固定板和位于左固定板与右固定板之间的压板4，所述左固定板和有固定板通过平行设置的若干个圆柱形的导向杆1连接，所述压板4套在导向杆1上，在压板与右固定板之间设有第一油压泵5，通过第一油压泵5的作用带动压板4的移动，所述左固定板与压板4之间安装有容纳试样的试样盒7，试样盒与左固定板之间安装有检测试样盒7压力的压力传感器8，在试样盒7上安装有检测岩石轴向位移与水平位移的位移传感器。固定侧向后，在试样盒的顶部安装有刚性输水垫块11，浇筑试样预留通水管道，刚性输水垫块11出水口与试样预留通水管道对齐，出水口与试样预留管道之间由橡胶圈密封。刚性水压罐12与出水口连接并保证水压通畅，在刚性水压罐上安装有水压表13，然后进行单轴竖向加载，加到适当压力暂停加载，保证该荷载不会对试件造成明显损伤且能保证通水设备与试件管道接口密闭，然后由第二油压泵施加到相应的水压。在本专利技术中，所述试样盒7包含左侧夹板、右侧夹板、底板10和盖板，岩石位于左侧夹板、右侧夹板、底板10和盖板形成的到空腔中，左侧夹板与压板4相连接，在左侧夹板和盖板上均设有位移传感器，两个位移传感器分别检测出岩石的水平和竖直位移。所述压板4由于反力架的内力作用向右侧夹板施加荷载，压板4与夹板之间设置压力传感器8，传感器转换为数字信息由压力显示器显示。其中压力传感器8中贴有应变片，由轮辐式电阻应变片转换为电信号由电子显示器显示。在本专利技术中，所述右侧夹板通过第一万向头与压板4连接，左侧夹板通过第二万向头6与压力传感器8连接。万向头为一球型钢球，底面为平面，固定在压板4或固定板所需高度的位置。在压板4或者固定板上相应高度设置一球型凹槽，与球型万向头组合，球型钢球在凹槽内可各角度转动调整夹板方向，以保证岩体侧向均匀受力。两万向头为一圆形钢球分别固定在压板4与压力传感器上，压板4与夹板上分别设置与钢球对应的半球型凹槽，钢球与凹槽接触，受压时可保证夹板可随试件的变形向任意方向转动，从而保证夹板与岩样侧面完全贴合且岩样受力均匀。两万向压头保持在同一水平线，且球型凹槽与万向压头也保持同一高度，以防止施压时装置发生竖向搓动。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置，其特征在于：包括左固定板、右固定板和位于左固定板与右固定板之间的压板，所述左固定板和有固定板通过平行设置的若干个圆柱形的导向杆连接，所述压板套在导向杆上，在压板与右固定板之间设有第一油压泵，通过第一油压泵的作用带动压板的移动，所述左固定板与压板之间安装有容纳试样的试样盒，试样盒与左固定板之间安装有检测试样盒压力的压力传感器，在试样盒上安装有检测岩石轴向位移与水平位移的位移传感器，试样盒内的试样预设有通水管道，在试样盒的顶部安装有刚性输水垫块，刚性输水垫块设有出水口，出水口与通水管道对齐，刚性输水垫块的出水口与刚性水压罐连接，刚性水压罐与第二油压泵连接。

【技术特征摘要】
1.一种可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置，其特征在于：包括左固定板、右固定板和位于左固定板与右固定板之间的压板，所述左固定板和有固定板通过平行设置的若干个圆柱形的导向杆连接，所述压板套在导向杆上，在压板与右固定板之间设有第一油压泵，通过第一油压泵的作用带动压板的移动，所述左固定板与压板之间安装有容纳试样的试样盒，试样盒与左固定板之间安装有检测试样盒压力的压力传感器，在试样盒上安装有检测岩石轴向位移与水平位移的位移传感器，试样盒内的试样预设有通水管道，在试样盒的顶部安装有刚性输水垫块，刚性输水垫块设有出水口，出水口与通水管道对齐，刚性输水垫块的出水口与刚性水压罐连接，刚性水压罐与第二油压泵连接。2.根据权利要求1所述的可拆卸岩体侧向荷载与水压耦合辅助试验装置，其特征在于：所述试样盒包含左侧夹板、右侧夹板、底板和盖板，岩石位于左侧夹板、右侧夹板、底板和盖板形成的到空腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：田源，朱珍德，曹加兴，孙赑，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32