一种真三轴加卸载试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种真三轴加卸载试验系统，包括单轴加载试验装置，其特征在于：还包括底板（1）、X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置；所述X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于所述底板（1）上；所述X轴加载试验装置对试件X轴方向施加并检测载荷；所述Y轴加载试验装置对试件Y轴方向施加并检测载荷；所述单轴加载试验装置对试件Z轴方向施加并检测载荷。本实用新型专利技术具有的有益效果：可操作性高，使用方便，精度可控，为重现煤岩动力灾害发生时应力环境特征与演化过程提供有利条件。

【技术实现步骤摘要】
一种真三轴加卸载试验系统
本专利技术属于煤岩冲击破坏试验
，具体涉及一种真三轴加卸载试验系统。
技术介绍
井下天然的煤岩体多处于三向应力状态，而伴随着采掘过程中的应力状态的改变（三轴加载状态变为一面卸载、五面加载（单工作面掘进和开采），两面卸载、四面加载（临近采空工作面的掘进和开采），三面卸载、三面加载（孤岛工作面掘进和开采）），不同应力状态下煤岩体的强度和变形破坏特征，对于研究采动影响下（即不同应力路径的变化）煤岩体的破坏机制、采场煤岩体的稳定和失稳等具有重要意义。采动煤岩体动力学问题直接关系到井下生产安全，急需研制适合井下实际应力路径变化的真三轴加载试验系统。目前，基于不同的井下实际加载模式，国内外学者设计和加工了诸多的试验设备和实验方案，主流的真三轴试验系统和设备有中国矿业大学（北京）何满潮院士自主研制的真三轴岩爆试验机（MTTA）、中南大学李夕兵教授研发的MS-500S型深部岩石非线性力学特性测试系统、四川大学MTS815电液伺服岩石力学试验系统和中国矿业大学冲击矿压课题组采动煤岩动力显现系统等。但是上述设备普遍存在设备价格昂贵、仪器操作困难等问题，因此，急需研究专利技术一种可操作性高、使用方便、精度可控的简易真三轴试验系统，以重现煤岩动力灾害发生时应力环境特征与演化过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种真三轴加卸载试验系统，具有可操作性高、使用方便、精度可控的特点。为解决现有技术问题，本专利技术公开了一种真三轴加卸载试验系统，包括单轴加载试验装置、底板、X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置；X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于底板上；X轴加载试验装置对试件X轴方向施加并检测载荷；Y轴加载试验装置对试件Y轴方向施加并检测载荷；单轴加载试验装置对试件Z轴方向施加并检测载荷。作为优选方案，底板上设置有一圈围板，X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于围板上，围板中活动设置有上挡板、下挡板、前挡板、后挡板、左挡板和右挡板；前挡板、后挡板、左挡板和右挡板与试件外侧四个面相接触，上挡板与下挡板与试件上下两个面相接触；左挡板或前挡板上具有第一观察孔，围板上具有与第一观察孔相连通的第二观察孔。作为优选方案，X轴加载试验装置包括对试件X轴方向施加载荷的第一装置和检测第一装置输出载荷大小的第二装置；第一装置安装于围板上，其活动端通过第二装置与右挡板连接。作为优选方案，X轴加载试验装置还包括第一连接板，第一连接板连接于第一装置的活动端与第二装置之间。作为优选方案，X轴加载试验装置还包括检测试件在X轴方向变形大小的第三装置，后挡板上安装有供第三装置检测的第一探针，后挡板被右挡板抵接。作为优选方案，第一装置为千斤顶，第二装置为压力传感器，第三装置为位移传感器。作为优选方案，Y轴加载试验装置包括对试件Y轴方向施加载荷的第四装置和检测第四装置输出载荷大小的第五装置；第四装置安装于围板上，其活动端通过第五装置与后挡板连接。作为优选方案，Y轴加载试验装置还包括第二连接板，第二连接板连接于第四装置的活动端与第五装置之间。作为优选方案，Y轴加载试验装置还包括检测试件在Y轴方向变形大小的第六装置，左挡板上安装有供第四装置检测的第二探针，左挡板被后挡板抵接。作为优选方案，第四装置为螺栓，其与围板上的螺母螺纹连接，第五装置为压力传感器，第六装置为位移传感器。本专利技术具有的有益效果：可操作性高，使用方便，精度可控，为重现煤岩动力灾害发生时应力环境特征与演化过程提供有利条件。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图（单轴加载试验装置未示出）；图2是本专利技术的内部结构示意图；图3是本专利技术系统的上装置结构示意图；图4是本专利技术系统的下装置结构示意图；图5是本专利技术系统的前装置结构示意图；图6是本专利技术系统的后装置结构示意图；图7是本专利技术系统的左装置结构示意图；图8是本专利技术系统的右装置结构示意图。附图标记：1底板；2围板；3第一通孔；4第二通孔；5第一连接板；6第二连接板；7第五装置；8第二装置；9第三装置；10第一装置；11第六装置；12螺母；13螺栓；14后挡板；15左挡板；16前挡板；17右挡板；18第一探针；19第二探针；20第一观察孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1至8所示，一种真三轴加卸载试验系统，包括单轴加载试验装置、底板1、X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置。其中单轴加载试验装置为现有装置，本专利技术利用单轴加载试验装置来对试件的Z轴进行加载试验，在此基础上增加对试件X轴和Y轴进行加载试验的装置，从而构成三轴系统，其具体结构及原理如下：X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于底板1上，X轴加载试验装置对试件X轴方向施加并检测载荷，Y轴加载试验装置对试件Y轴方向施加并检测载荷，单轴加载试验装置对试件Z轴方向施加并检测载荷。底板1上设置有一圈围板2，该围板2为矩形或方形结构，X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于围板2的不同位置，围板2中活动设置有上挡板、下挡板、前挡板16、后挡板14、左挡板15和右挡板17。前挡板16、后挡板14、左挡板15和右挡板17与试件外侧四个面相接触，上挡板与下挡板与试件上下两个面相接触；左挡板15或前挡板16上具有第一观察孔20，围板2上具有与第一观察孔20相连通的第二观察孔。通过第二观察孔和第一观察孔20可以便于后期试验对试件的直接观测。X轴加载试验装置包括第一连接板5、对试件X轴方向施加载荷的第一装置10和检测第一装置10输出载荷大小的第二装置8；第一装置10安装于围板2上，其活动端通过第二装置8与右挡板17连接。第一连接板5连接于第一装置10的活动端与第二装置8之间。在施加X轴载荷时，左挡板15抵靠围板2内壁，试件在X轴方向被左挡板15和右挡板17夹紧。通过第二装置8可以检测X轴载荷的大小，但是为了观察试件在载荷作用下的变形量，因此要设置检测试件在X轴方向变形大小的第三装置9，后挡板14上安装有供第三装置9检测的第一探针18，后挡板14被右挡板17抵接。围板2上具有供第一探针18穿过的第一通孔3，第一探针18伸出围板2外之后与第三装置9连接，第一探针18的位移量可被第三装置9检测从而反应试件在X轴的变形量。由于后挡板14在Y轴载荷作用下也会移动，因此第一通孔3的尺寸较大，从而使第一探针18沿Y轴移动时不会碰撞到第一通孔3的孔壁。第一装置10为千斤顶，第二装置8为压力传感器，第三装置9为位移传感器，第一探针18的位移量也能在一定程度上反应X轴的载荷大小。Y轴加载试验装置包括第二连接板6、对试件Y轴方向施加载荷的第四装置和检测第四装置输出载荷大小的第五装置7。第四装置安装于围板2上，其活动端通过第五装置7与后挡板14连接。在施加Y轴载荷时，前挡板16抵靠围板2内壁，试件在Y轴方向被前挡板16和后挡板14夹紧。通过第五装置7可以检测Y轴载荷的大小，但是为了观察试件在载荷作用下的变形量，因此要设置检测试件在Y轴方向变形大小的第六装置11，左挡板15上安装有供第六装置11检测的第二探针19，左挡板15被后挡板14抵接。围板2上具有供第二探针19穿过的第二通孔4，第二探针19伸出围板2外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真三轴加卸载试验系统，包括单轴加载试验装置，其特征在于：还包括底板（1）、X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置；所述X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于所述底板（1）上；所述X轴加载试验装置对试件X轴方向施加并检测载荷；所述Y轴加载试验装置对试件Y轴方向施加并检测载荷；所述单轴加载试验装置对试件Z轴方向施加并检测载荷。

【技术特征摘要】
1.一种真三轴加卸载试验系统，包括单轴加载试验装置，其特征在于：还包括底板（1）、X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置；所述X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于所述底板（1）上；所述X轴加载试验装置对试件X轴方向施加并检测载荷；所述Y轴加载试验装置对试件Y轴方向施加并检测载荷；所述单轴加载试验装置对试件Z轴方向施加并检测载荷。2.根据权利要求1所述的一种真三轴加卸载试验系统，其特征在于：所述底板（1）上设置有一圈围板（2），所述X轴加载试验装置和Y轴加载试验装置安装于所述围板（2）上，所述围板（2）中活动设置有上挡板、下挡板、前挡板（16）、后挡板（14）、左挡板（15）和右挡板（17）；所述前挡板（16）、后挡板（14）、左挡板（15）和右挡板（17）与试件外侧四个面相接触，所述上挡板与下挡板与试件上下两个面相接触；所述左挡板（15）或前挡板（16）上具有第一观察孔（20），所述围板（2）上具有与所述第一观察孔（20）相连通的第二观察孔。3.根据权利要求2所述的一种真三轴加卸载试验系统，其特征在于：所述X轴加载试验装置包括对试件X轴方向施加载荷的第一装置（10）和检测所述第一装置（10）输出载荷大小的第二装置（8）；所述第一装置（10）安装于所述围板（2）上，其活动端通过所述第二装置（8）与所述右挡板（17）连接。4.根据权利要求3所述的一种真三轴加卸载试验系统，其特征在于：所述X轴加载试验装置还包括第一连接板（5），所述第一连接板（5）连接于所述第一装置（10）的活动端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑忠友，朱磊，王翰秋，吴玉意，昝东风，朱广安，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61