一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法，该试验装置包括轴向压头和侧向加载装置，其中：所述轴向压头包括上压头和下压头，上压头和下压头分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板，两个加载板的外侧均设置有一个液压缸，两个液压缸的外侧均设置有反力架；两个加载板上分别设置有一个第一位移传感器。该装置及方法简化了真三轴试样的密封程序，同时可以一定程度上减少第三主应力σ3方向的摩擦力。

A true three axis test device and method for long cube rock specimen

The invention discloses a cuboid specimen three axle test device and method, the test device comprises an axial pressure head and lateral loading device, wherein the axial pressure head comprises an upper press head and the lower head, head and pressure head specimens were used to set up in the upper and lower ends of the circular square head part and the part including is provided from top to bottom, square part of a circular portion, and the threaded part under the pressure head apparatus comprises a furnace; the lateral loading device comprises a loading plate is arranged in a sample of two on both sides of the lateral loading plate is equipped with a hydraulic cylinder, two side the hydraulic cylinder is provided with a counter force frame; two loading boards are respectively provided with a first displacement sensor. The device and method simplifies the sealing program of the true three axis specimen and reduces the friction force of the third principal stress to a certain degree in the 3 direction at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法
本专利技术涉及到岩石真三轴压缩力学行为测试领域，特别涉及到长方体岩石试样真三轴试验装置及方法。
技术介绍
真三轴压缩试验可以独立地施加三个方向的主应力，可以较好的反映岩石在地层中的真实受力特征，进而可以准确地预测岩石的强度特性，受到学者们的广泛关注，但由于加载边界条件的问题，真三轴试验较难密封和实现。
技术实现思路
为解决长方体岩石真三轴试验加载及密封问题，本专利技术的目的是提供一种长方体岩石试样真三轴试验装置及方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种长方体岩石试样真三轴试验装置，包括轴向压头和侧向加载装置，其中：所述轴向压头包括上压头和下压头，上压头和下压头分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板，两个加载板的外侧均设置有一个液压缸，两个液压缸的外侧均设置有反力架；两个加载板上分别设置有一个第一位移传感器。所述上压头和下压头的圆形部分上均设置有第一密封圈，方形部分上设置有两个第二密封圈。所述加载板面向试样的一面的边缘设置有倒角。还包括一对第二位移传感器，设置于试样的前后两侧，两个第二位移传感器的连线与两个第一位移传感器的连线相互垂直。一种长方体岩石试样真三轴试验方法，包括以下步骤：(1)使用胶带将长方体岩石试样的上下端部分别与上压头和下压头固定；(2)使用热缩管将整个长方体岩石试样及上压头和下压头套住，用热风机将热缩管热缩，使得热缩管与长方体岩石试样、上压头、下压头和密封圈紧密结合；(3)将液压缸与外部液压源连接；(4)将侧向加载装置放置在长方体岩石试样的两侧，调整好位置，给液压缸压力，使得加载板与长方体岩石试样结合紧密；(5)安装第一位移传感器和第二位移传感器；(6)将步骤(2)安装好的长方体岩石试样推入围压室，充油；(7)使用外部液压对液压缸进行加压，进而提供第二主应力σ2；(8)加围压，进而提供第三主应力σ3；(9)加轴向压力直至试样破坏。有益效果：本专利技术在真三轴加载试验的基本原理上，以常规三轴压缩试验的围压室为基础，添加一套侧向液压加载装置，辅以特殊的密封方法，实现了岩石试样的真三轴加载。该真三轴试验装置与其他真三轴设备相比操作简单，经济适用，密封效果好。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的俯视图；图中，1-上压头，2-下压头，3-第一密封圈，4-第三密封圈，5-长方体岩石试样，6-加载板，7-液压缸，8-反力架，9-第一位移传感器，10-第二位移传感器。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所示为本专利技术一种长方体岩石试样真三轴试验装置，包括轴向压头和侧向加载装置，其中：轴向压头包括上压头1和下压头2，上压头1和下压头2分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，方形部分主要作用是贴合岩石试样的方形端面从而传递均匀的压力，圆形部分为方形部分与上端压力室之间的转接，主要作用为保证试样的密封；下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分，方形部分主要作用是贴合岩石试样的方形端面从而传递均匀的压力，圆形部分为方形部分与螺纹部分的转接，主要作用为保证试样的密封，螺纹部分用于与三轴压力设备底座进行固定；上压头1和下压头2的圆形部分上均设置有第一密封圈3，起到密封试样的作用，方形部分上设置有两个第二密封圈4，作用是当圆形部分的第一密封圈3失效后能进行二次保护；侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板6，两个加载板6的外侧均设置有一个液压缸7，两个液压缸7的外侧均设置有反力架8；两个加载板6上分别设置有一个第一位移传感器9；加载板6面向试样的一面的边缘设置有倒角，从而避免了与上压头1和下压头2的接触；液压缸7可以横向伸缩，配合外部液压源提供的压力可以给试样的第二主应力σ2方向上提供加载；两个第一位移传感器9随着两侧的加载板6的移动而移动，可以测量加载过程中第二主应力σ2方向上的应变；反力架8可以为侧向加载提供反力；同时，还包括，试样的前后两侧设置有一对第二位移传感器10，方便第三主应力σ3方向上应变的测量。两个第二位移传感器10的连线与两个第一位移传感器9的连线相互垂直，一种长方体岩石试样真三轴试验方法，包括以下步骤：(1)使用胶带将长方体岩石试样的上下端部分别与上压头1和下压头2固定，上压头1的方形部分与长方体岩石试样5的上端固定，下压头2的方形部分与长方体岩石试样5的下端固定，并在上压头1和下压头2上分别套上一个第一密封圈3和两个第二密封圈4；(2)使用热缩管将整个长方体岩石试样5及上压头1和下压头2套住，用热风机将热缩管热缩，使得热缩管与长方体岩石试样5、上压头1、下压头2和密封圈紧密结合；(3)将液压缸7与外部液压源连接；(4)将侧向加载装置放置在长方体岩石试样的两侧，调整好位置，给液压缸7压力，使得加载板6与长方体岩石试样5结合紧密；(5)安装第一位移传感器9和第二位移传感器10，并调节，使两个第一位移传感器9对应，位于同一平面，，使两个第二位移传感器10对应，位于同一平面；(6)将步骤(2)安装好的长方体岩石试样5推入围压室，充油；(7)使用外部液压对液压缸7进行加压，进而提供第二主应力σ2；(8)加围压，进而提供第三主应力σ3；(9)加轴向压力直至试样破坏。轴向加载(即第一主应力σ1)方向的应变通过上下压头的位移测得，第二主应力σ2方向的应变由安装在加载板两侧的第一位移传感器9测得，第三主应力σ3方向的应变由安装在反力架8上的第三位移传感器10测得。该方法简化了真三轴试样的密封程序，同时可以一定程度上减少第三主应力σ3方向的摩擦力。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：包括轴向压头和侧向加载装置，其中：所述轴向压头包括上压头(1)和下压头(2)，上压头(1)和下压头(2)分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板(6)，两个加载板(6)的外侧均设置有一个液压缸(7)，两个液压缸(7)的外侧均设置有反力架(8)；两个加载板(6)上分别设置有一个第一位移传感器(9)。

【技术特征摘要】
1.一种长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：包括轴向压头和侧向加载装置，其中：所述轴向压头包括上压头(1)和下压头(2)，上压头(1)和下压头(2)分别用于设置在试样的上下两端，上压头包括自上而下依次设置的圆形部分和方形部分，下压头包括自上而下依次设置的方形部分、圆形部分和螺纹部分；所述侧向加载装置包括设置在试样的两侧的一对加载板(6)，两个加载板(6)的外侧均设置有一个液压缸(7)，两个液压缸(7)的外侧均设置有反力架(8)；两个加载板(6)上分别设置有一个第一位移传感器(9)。2.根据权利要求1所述的长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：所述上压头(1)和下压头(2)的圆形部分上均设置有第一密封圈(3)，方形部分上设置有两个第二密封圈(4)。3.根据权利要求1所述的长方体岩石试样真三轴试验装置，其特征在于：所述加载板(6)面向试样的一面的边缘设置有倒角。4.根据权利要求1所述的长方体岩石试样真三轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨圣奇，田文岭，黄彦华，殷鹏飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32