岩土体柔性边界加载装置和试验系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种岩土体柔性边界加载装置和包含该加载装置的岩土体试验系统。该加载装置包括加压装置和刚性加载板，刚性加载板包括四块，分别沿正六面体形状的四个侧面竖直设置，相邻两块刚性加载板相互垂直，且通过柔性连接件连接在一起；每个刚性加载板均包括正面、背面和两个侧面，正面为加载面，背面与加压装置连接；所述刚性加载板安装在滑轨结构上。本实用新型专利技术采用柔性连接件连接各刚性加载板，既解决边界力不均匀问题，又增大了加载板行程，可完成柔性边界加载条件下的岩土体大变形试验，提高模型试验精度；本实用新型专利技术提供的柔性加载装置及试验系统还具有操作简单、成本低、实用性强等优点。

Flexible boundary loading device and test system for rock and soil

The utility model relates to a flexible boundary loading device for rock and soil and a test system for rock and soil mass comprising the loading device. The loading device includes a pressurizing device and a rigid loading plate. The rigid loading plate consists of four blocks, which are vertically arranged along four sides of the normal hexahedron shape. The adjacent two rigid loading plates are perpendicular to each other and are connected together through flexible connectors; each rigid loading plate includes the front, the back and the two sides. The front is on the front. The loading surface is connected with the pressurizing device, and the rigid loading plate is mounted on the slide rail structure. The utility model adopts flexible connector to connect the rigid loading plate, not only solves the problem of uneven boundary force, but also increases the stroke of the loading plate, and can complete the large deformation test of rock and soil under the condition of flexible boundary loading, and improve the precision of the model test. The flexible loading device and the test system provided by the utility model also have operation simple. It has many advantages, such as single, low cost, strong practicality and so on.

【技术实现步骤摘要】
岩土体柔性边界加载装置和试验系统
本技术涉及岩土体试验领域，特别是涉及一种可实现柔性边界加载的岩土体柔性边界加载装置和包含该加载装置的试验系统。
技术介绍
大型岩土工程问题十分复杂，通过数值计算和理论分析等方法往往得不到具有参考意义的结果，因此，相似模拟试验成为解决大型工程中与岩土体物理、力学性质相关的难题的必要研究手段。在相似模拟试验中，初始应力条件及试样尺寸决定着试验结果的准确性。基于柔性边界的均匀力边界条件优于基于刚性边界的均匀位移边界条件，而大比尺试验模型的试验结果准确性更高。现有柔性加载装置通常采用的柔性加载方式包括：液压囊加载、液压枕柔性加载、活塞式柔性均布压力加载器加载以及加载板与试样间加一层柔性橡胶后加载等。但现有加载装置普遍存在试样尺寸小，难以进行大变形试验的问题，且结构复杂，可操作性不强。
技术实现思路
本技术的目的至少在于提供一种岩土体柔性边界加载装置和包含该加载装置的试验系统，通过刚性加载板间的柔性连接，在实现柔性边界加载的同时进行大变形试验，提高试验精度。为实现上述目的及其他相关目的，本技术的一个实施方式提供一种岩土体柔性边界加载装置，包括加压装置和刚性加载板，刚性加载板包括四块，分别沿正六面体形状的四个侧面竖直设置，相邻两块刚性加载板相互垂直，且通过柔性连接件连接在一起；每个刚性加载板均包括正面、背面和两个侧面，正面为加载面，背面与加压装置连接；所述刚性加载板安装在滑轨结构上，所述滑轨结构包括底板和位于底板上的四对滑轨，每相互平行的两个滑轨为一对，分别对应一块刚性加载板，刚性加载板底部安装在成对滑轨上。在一个实施方式中，柔性连接件为弹簧或折叠钢板。在一个实施方式中，相邻两块刚性加载板之间由两个柔性连接件分别在刚性加载板的上部和下部进行连接。在一个实施方式中，每块刚性加载板的背面均连接两个上下对称布置的加压装置。在一个实施方式中，加压装置是液压油缸。在一个实施方式中，本技术提供一种岩土体试验系统，包括液压站、岩土体柔性边界加载装置、数据检测装置和数据处理系统，所述岩土体柔性边界加载装置为前述任一实施方式的岩土体柔性边界加载装置，加压装置为通过液压油管与液压站连接的液压油缸；所述数据检测装置包括压力传感器和位移传感器，压力传感器布设在刚性加载板的加载面上，位移传感器设置在刚性加载板的上端；数据处理系统包括微型计算机和与微型计算机连接的数据采集器，数据采集器与压力传感器和位移传感器连接。本技术提供的上述技术方案，采用柔性连接件连接各刚性加载板，既解决边界力不均匀问题，又增大了加载板行程，可完成柔性边界加载条件下的岩土体大变形试验，提高模型试验精度；本技术提供的柔性加载装置及试验系统还具有操作简单、成本低、实用性强等优点。附图说明图1为本技术岩土体试验系统一个实施例的结构示意图；图2为本技术岩土体柔性边界加载装置一个实施例的俯视结构示意图；图3为图2所示岩土体柔性边界加载装置的俯视剖面结构示意图；图4为本技术刚性加载板滑轨结构一个实施例的俯视结构示意图。具体实施方式下面结合附图，以具体实施例为例，详细说明本技术的实施方式。图1示出本技术岩土体试验系统的一个实施例，该试验系统包括液压站1、柔性边界加载装置2、数据检测装置3和数据处理系统4。图2和3示出本技术柔性边界加载装置的一个实施例，该柔性边界加载装置包括加压装置5、刚性加载板6和柔性连接件7。刚性加载板6包括四块，分别沿正六面体形状的四个侧面竖直设置，本领域技术人员能够理解，此处正六面体形状并非实体，而是用以限定刚性加载板6空间位置的虚拟空间形状。相邻两块刚性加载板6相互垂直，且通过柔性连接件7连接在一起。柔性连接件7可选用弹簧或其他具有吸能缓冲作用的连接件，例如折叠钢板。每个刚性加载板6均包括正面、背面和两个侧面，正面为加载面，即与岩土体试样接触的面，背面与加压装置5连接，加压装置5例如是液压油缸，通过液压油管与液压站连接。在本实施例中，相邻两块刚性加载板6之间由两个柔性连接件7分别在刚性加载板6的上部和下部进行连接，柔性连接件7的两端可连接在刚性加载板6的背面或侧面，图2的俯视示意图示出位于上部的柔性连接件7，图3的俯视剖面示意图示出位于下部的柔性连接件7。并且在本实施例中，每块刚性加载板6的背面均连接两个上下对称布置的加压装置5，图2的俯视示意图示出位于上部的加压装置5，图3的俯视剖面示意图示出位于下部的加压装置5。为方便刚性加载板6的移动，可为刚性加载板6提供滑轨结构，图4示出该结构的一种实施例。该滑轨结构包括底板10和位于底板10上的四对滑轨11，每相互平行的两个滑轨111和112为一对，分别对应一块刚性加载板6，刚性加载板6底部连接在成对滑轨11上，在受到压力作用时沿滑轨11平移。数据检测装置3包括压力传感器8和位移传感器9，压力传感器8布设在刚性加载板6的加载面上，位移传感器9设置在刚性加载板6的上端。数据处理系统4包括微型计算机和与计算机连接的数据采集器。数据采集器连接压力传感器8和位移传感器9，用以采集压力传感器8和位移传感器9的检测信号。下面示例性说明本技术岩土体试验系统的工作原理。进行试验时，四块刚性加载板6包围正六面体的岩土体试样。液压站1为作为加压装置5的液压油缸提供压力源，液压油缸将压力传送给刚性加载板6，柔性连接件7沿压力作用方向收缩，给刚性加载板6的移动提供空间，刚性加载板6在压力作用下向岩土体试样移动，最后与岩土体试样外表面接触，将压力传递给岩土体试样。压力传感器8和位移传感器9分别检测刚性加载板6与岩土体试样接触面的压力及刚性加载板6的位移，数据处理系统4实时采集、处理压力传感器和位移传感器获取的信息，将信息以数据的形式存储和/或呈现。此外，还可如图1所示，在液压站与数据处理系统之间建立连接，用于传输数据和进行电路控制，由计算机控制液压站的工作。例如，通过查阅资料和室内试验确定液压站的输出功率阈值，基于该阈值设置系统自动保护，低于该阈值时正常工作，高于时自动关闭液压站，停止工作。本技术提供的上述技术方案，采用柔性连接件连接各刚性加载板，既解决边界力不均匀问题，又增大加载板行程，总行程最大可达20cm，可完成柔性边界加载条件下的岩土体大变形试验。传统加载装置使用的六面体试样尺寸最大也就15cm见方，而采用本技术的方案，在进行钻进测试试验时，可以直接进行原型试验，通过增大加载板尺寸，岩土体试样尺寸可达80cm×80cm×80cm，能够完成大比尺岩土体模型试验，提高模型试验精度。此外，本技术提供的柔性加载装置及试验系统还具有操作简单、成本低、实用性强等优点。上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩土体柔性边界加载装置，包括加压装置和刚性加载板，其特征在于：刚性加载板包括四块，分别沿正六面体形状的四个侧面竖直设置，相邻两块刚性加载板相互垂直，且通过柔性连接件连接在一起；每个刚性加载板均包括正面、背面和两个侧面，正面为加载面，背面与加压装置连接；所述刚性加载板安装在滑轨结构上，所述滑轨结构包括底板和位于底板上的四对滑轨，每相互平行的两个滑轨为一对，分别对应一块刚性加载板，刚性加载板底部安装在成对滑轨上。

【技术特征摘要】
1.一种岩土体柔性边界加载装置，包括加压装置和刚性加载板，其特征在于：刚性加载板包括四块，分别沿正六面体形状的四个侧面竖直设置，相邻两块刚性加载板相互垂直，且通过柔性连接件连接在一起；每个刚性加载板均包括正面、背面和两个侧面，正面为加载面，背面与加压装置连接；所述刚性加载板安装在滑轨结构上，所述滑轨结构包括底板和位于底板上的四对滑轨，每相互平行的两个滑轨为一对，分别对应一块刚性加载板，刚性加载板底部安装在成对滑轨上。2.如权利要求1所述的岩土体柔性边界加载装置，其特征在于：柔性连接件为弹簧或折叠钢板。3.如权利要求1或2所述的岩土体柔性边界加载装置，其特征在于：相邻两块刚性加载板之间由两个柔性连接件分别在刚性加载板的上部和下部进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕祥锋，周宏源，
申请(专利权)人：北京市市政工程研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11