一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，包括装置底座、三组加载系统和若干加载端头，所述加载系统包括横向加载系统、纵向加载系统和竖向加载系统，所述横向加载系统，包括两个横向荷载支承结构、两个荷载传感器、横向荷载传力结构和两个液压千斤顶；所述纵向加载系统，包括两个纵向荷载支承结构、两个荷载传感器、纵向荷载传力结构和两个液压千斤顶；所述竖向加载系统，包括上荷载支承梁、四根拉杆、两个荷载传感器和竖向荷载传力结构；所述加载系统与加载端头之间通过梯形预制接口连接。本实用新型专利技术装置可对岩体进行压缩试验、拉伸试验、拉压组合试验等，可准确测量岩体复杂应力作用下的强度以及应力应变关系。

【技术实现步骤摘要】
一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置
本技术涉及岩石力学领域，特别是涉及一种能够同时实现岩体拉伸、压缩、剪切及扭转的试验装置。
技术介绍
岩体的受力状态在实际工程中是十分复杂的。在深部岩体地下洞室和岩质边坡工程中，除洞室和边坡表面外，其他部位一般处于三向受力状态。随边坡开挖和洞室的掘进，不同空间位置岩体的受力状态也随之不断改变。实际工程中，岩体体现出相应的拉应力和扭矩现象是客观存在的。对岩体力学性质的研究，除了常规的单轴拉、压试验是远远不够的。目前广泛采用的常规三轴或真三轴设备虽然比单轴试验设备前进了一大步，但对全面、真实地反映工程岩体的受力状态存在局限性。因此，研制一套能对岩体进行拉伸、压缩、剪切及扭转的复合试验装置，对工程岩体展开拉、压、剪、扭复合作用下的力学特性、本构关系等进行深入研究，具有重要的工程意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，该装置能对岩体进行压缩试验、拉伸试验、拉压组合试验、结构面剪切试验、拉剪复合试验、扭转试验、压缩扭转组合试验和拉伸扭转组合试验等，准确测量岩体复杂应力作用下的应力应变关系。本技术为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，包括装置底座、三组加载系统和若干加载端头，其特征在于：所述加载系统包括横向加载系统、纵向加载系统和竖向加载系统，所述横向加载系统，包括两个横向荷载支承结构、两个荷载传感器、横向荷载传力结构和两个液压千斤顶，两个横向荷载支承结构由一对横向扶壁式荷载支承梁、滑板和支承板组成；所述纵向加载系统，包括两个纵向荷载支承结构、两个荷载传感器、纵向荷载传力结构和两个液压千斤顶，两个荷载支承结构由一对纵向扶壁式荷载支承梁、滑板和支承板组成；所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁的中心线相互垂直；所述竖向加载系统，包括上荷载支承梁、四根拉杆、两个荷载传感器和竖向荷载传力结构，四根拉杆与两组水平向荷载支承结构中心线正交、垂直安装；竖向荷载传力结构由高度调整杆、扭转油缸和钢圆柱组成；所述加载系统与加载端头之间通过梯形预制接口连接。所述加载端头包括拉伸加载端头、压力加载端头和扭转加载端头，所述拉伸加载端头，端头前端为拉力爪，后端接短钢圆柱；所述压力加载端头，端头前端为方形钢板，后端接短钢圆柱；所述扭转加载端头，端头前端为方形钢板四周连接高度50mm的钢板，成方形凹槽状，用于固定试件，后端接短钢圆柱；所述加载端头与三组加载系统通过梯形预制接口连接，所述短钢圆柱横截面的直径为80mm，长度为50mm；短钢圆柱设有梯形凸出预制接口；短钢圆柱前端与加载端头整体制作或者采用焊接连接。所述一对横向扶壁式荷载支承梁和一对纵向扶壁式荷载支承梁均相向布置；扶壁式荷载支承梁均置于滑板上；滑板两侧的侧板上分别安装有两个六角螺栓，调节扶壁式荷载支承梁的水平位置；所述滑板两侧侧板的高度为20mm；所述滑板长边方向上两侧分别安装两个六角螺栓，限制扶壁式荷载支承梁的前后位置，防止前后滑动；所述支承板通过支承螺栓固定在底座上，支承板上有两条平行的由外而内朝向高度调整杆的滑槽；所述两滑槽关于扶壁式荷载支承梁纵向中心线对称；滑槽占支承板的2/3左右，滑槽末端靠近高度调整杆设置；滑槽内置若干个能够沿槽自由移动的钢球；所述钢球摆放的数量按紧密布置占槽长的2/3；所述滑板可通过钢球沿支承板滑槽移动，可使同一方向的荷载传力结构自动对中。所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁的扶壁是两块肋板；肋板上端与扶壁式荷载支承梁焊接；两块肋板关于扶壁式荷载支承梁纵向中心线对称；肋板下端通过螺栓与支承板连接；肋板与水平向支承板的角度为45°；两块肋板的垂直投影分别与两侧滑槽距离相同，该距离为两滑槽距离的1/3；所述支承板上滑槽中间位置，沿滑槽方向按三等分等间距设置螺栓孔；加载段为给试件加载时肋板下端与支承板的连接区域；所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁内侧均开两条竖向设置的条形孔；条形孔长度为扶壁式荷载支承梁高度的1/3；条形孔关于荷载支承梁的中心线对称，螺栓通过条形孔将油缸与扶壁式荷载支承梁固定。所述横向荷载传力结构和纵向荷载传力结构均包括油缸和钢圆柱；所述钢圆柱通过连接压盖与荷载传感器和油缸连接，钢圆柱另一端设梯形凹陷预制接口，与加载端头连接；所述油缸固定在各扶壁式荷载支承梁的对称中心位置；油缸通过螺栓穿过扶壁式荷载支承梁所开条形孔固定；油缸可沿条形孔竖向移动；油缸活塞伸缩的最大行程为100mm；所述液压千斤顶置于滑板上，与滑板用螺栓连接；所述液压千斤顶上部顶在油缸上，可使油缸实现上下移动。所述竖向加载系统由上荷载支承梁、四根拉杆、两个荷载传感器和竖向荷载传力结构组成；所述四根拉杆通过螺母、垫圈将上荷载支承梁和底座连在一起，与水平方向的荷载支承结构中心线正交、垂直安装；所述四根拉杆下端穿过底座通过螺帽固定且下端直接顶有支承螺杆；所述上荷载支承梁的面积比横向和纵向扶壁式荷载支承梁大；上荷载支承梁顶部连接吊环，可将装置整体吊起来；所述竖向荷载传力结构由高度调整杆、竖向扭转油缸和钢圆柱组成；所述高度调整杆可调节试件的竖向高度；所述高度调整杆下部直径为150mm，高度为630mm，上端直径为80mm，高度为50mm；所述高度调整杆上端设有梯形凹陷预制接口，用于与加载端头连接；所述钢圆柱通过压盖与荷载传感器和油缸连接，其另一端设梯形凹陷预制接口，与加载端头连接；所述竖向扭转油缸内部设有转子，设有两个油路，并设阀门，转子连接油缸活塞，通过油压及阀门的控制实现活塞的伸缩和扭转；竖向扭转油缸固定在上荷载支承梁的对称中心位置；竖向扭转油缸活塞伸缩的最大行程为100mm。所述钢圆柱横截面的直径为80mm，长度为200mm；钢圆柱前端设有梯形凹陷预制接口，后端连接压盖；压盖通过螺栓与油缸和荷载传感器连接。所述荷载传感器可以精确测出荷载的大小；荷载传感器通过两端压盖分别与油缸和钢圆柱连接。所述拉伸加载端头的内表面尺寸为150mm×150mm或100mm×100m等尺寸，厚度为15mm，拉力爪通过加强板粘结与试件连接；所述加强板的厚度为2mm的钢片；所述压力加载端头的内表面尺寸为100mm×50mm、100mm×100mm和150mm×75mm、150mm×150mm等多种形式，厚度为15mm；所述扭转加载端头，为四周连接宽度15mm且高度50mm的方形凹槽状钢板，用于将试件置于其中；所述方形凹槽内部尺寸为100mm×100mm或150mm×150mm等。所述梯形预制接口包括相配合的梯形凸出预制接口和梯形凹陷预制接口，梯形凸出预制接口为凸出的内宽外窄的梯形，且在较宽侧端径向凸出一小块正方形钢块；梯形凹陷预制接口为凹陷的内宽外窄的梯形，且较宽一侧端部沿径向在梯形边开小正方形槽，防止加载端头滑落。本技术具有如下优点：本技术的岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置可对岩体进行压缩试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，包括装置底座、三组加载系统和若干加载端头，其特征在于：所述加载系统包括横向加载系统、纵向加载系统和竖向加载系统，所述横向加载系统，包括两个横向荷载支承结构、两个荷载传感器、横向荷载传力结构和两个液压千斤顶，两个横向荷载支承结构由一对横向扶壁式荷载支承梁、滑板和支承板组成；所述纵向加载系统，包括两个纵向荷载支承结构、两个荷载传感器、纵向荷载传力结构和两个液压千斤顶，两个荷载支承结构由一对纵向扶壁式荷载支承梁、滑板和支承板组成；所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁的中心线相互垂直；所述竖向加载系统，包括上荷载支承梁、四根拉杆、两个荷载传感器和竖向荷载传力结构，四根拉杆与两组水平向荷载支承结构中心线正交、垂直安装；竖向荷载传力结构由高度调整杆、扭转油缸和钢圆柱组成；所述加载系统与加载端头之间通过梯形预制接口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，包括装置底座、三组加载系统和若干加载端头，其特征在于：所述加载系统包括横向加载系统、纵向加载系统和竖向加载系统，所述横向加载系统，包括两个横向荷载支承结构、两个荷载传感器、横向荷载传力结构和两个液压千斤顶，两个横向荷载支承结构由一对横向扶壁式荷载支承梁、滑板和支承板组成；所述纵向加载系统，包括两个纵向荷载支承结构、两个荷载传感器、纵向荷载传力结构和两个液压千斤顶，两个荷载支承结构由一对纵向扶壁式荷载支承梁、滑板和支承板组成；所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁的中心线相互垂直；所述竖向加载系统，包括上荷载支承梁、四根拉杆、两个荷载传感器和竖向荷载传力结构，四根拉杆与两组水平向荷载支承结构中心线正交、垂直安装；竖向荷载传力结构由高度调整杆、扭转油缸和钢圆柱组成；所述加载系统与加载端头之间通过梯形预制接口连接。


2.如权利要求1所述的一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，其特征在于：所述加载端头包括拉伸加载端头、压力加载端头和扭转加载端头，所述拉伸加载端头，端头前端为拉力爪，后端接短钢圆柱；所述压力加载端头，端头前端为方形钢板，后端接短钢圆柱；所述扭转加载端头，端头前端为方形钢板四周连接高度50mm的钢板，成方形凹槽状，用于固定试件，后端接短钢圆柱；所述加载端头与三组加载系统通过梯形预制接口连接，短钢圆柱设有梯形凸出预制接口；短钢圆柱前端与加载端头整体制作或者采用焊接连接。


3.如权利要求1所述的一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，其特征在于：所述一对横向扶壁式荷载支承梁和一对纵向扶壁式荷载支承梁均相向布置；扶壁式荷载支承梁均置于滑板上；滑板两侧的侧板上分别安装有两个六角螺栓，调节扶壁式荷载支承梁的水平位置；所述滑板长边方向上两侧分别安装两个六角螺栓，限制扶壁式荷载支承梁的前后位置，防止前后滑动；所述支承板通过支承螺栓固定在底座上，支承板上有两条平行的由外而内朝向高度调整杆的滑槽；两条滑槽关于扶壁式荷载支承梁纵向中心线对称；滑槽占支承板的2/3左右，滑槽末端靠近高度调整杆设置；滑槽内置若干个能够沿槽自由移动的钢球；所述钢球摆放的数量按紧密布置占槽长的2/3；所述滑板可通过钢球沿支承板滑槽移动，可使同一方向的荷载传力结构自动对中。


4.如权利要求3所述的一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置，其特征在于：所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁的扶壁是两块肋板；肋板上端与扶壁式荷载支承梁焊接；两块肋板关于扶壁式荷载支承梁纵向中心线对称；肋板下端通过螺栓与支承板连接；两块肋板的垂直投影分别与两侧滑槽距离相同，该距离为两滑槽距离的1/3；所述支承板上滑槽中间位置，沿滑槽方向按三等分等间距设置螺栓孔；
所述横向扶壁式荷载支承梁和纵向扶壁式荷载支承梁内侧均开两条竖向设置的条形孔；条形孔长度为扶壁式荷载支承梁高度的1/3；条形孔关于荷载支承梁的中心线对称，螺栓通过条形孔将油缸与扶壁式荷载支承梁固定。


5.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智德，马祖遥，夏元友，祝文化，周雄，曹承品，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42