一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置及试验方法制造方法及图纸

一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置及试验方法，属于岩石力学试验技术领域。所述软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置包括：试验箱，其设置于试验平台顶部，试验箱内部设置试验槽；轴压装置，其包括压杆，压杆的一端与长立杆铰接，压杆的另一端与托盘一铰接，压杆的下方设置有压头；围压装置，其包括横梁，横梁的一端与轮组传动装置连接，横梁的另一端与托盘二铰接，横梁的下方与短立杆铰接；数据采集系统，其包括围压传感器、轴压传感器和电子千分表。所述软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置及试验方法利用杠杆和轮组传动原理，使用砝码对岩样施加长期稳定的压力，能够用于研究岩体在不同围压不同浸水条件下的蠕变力学特性。

【技术实现步骤摘要】
一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置及试验方法
本专利技术涉及岩石力学试验
，特别涉及一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置及试验方法。
技术介绍
典型高铁软岩路基受水文地质环境变化影响大，大量降雨导致岩层含水情况发生改变。水影响下诱发并加速岩体蠕变变形，以及地下水位的升降是引起高填方路段高铁软岩路基发生沉降的主要原因。岩体在浸水作用下表现出了不同的蠕变特性，而岩体围压应力的不同又会影响岩体在浸水作用下的蠕变特性。目前，实验室的压缩蠕变装置一般采用液压或气压加载，虽然自动化程度高、操作简单，但在岩石长期稳定性及蠕变损伤破坏试验中需要长期提供加载，对动力泵要求很高，长时间提供压力导致动力泵和缸体容易损坏，并且设备成本较高。因此，急需用于研究在不同围压不同浸水条件下路基软岩蠕变力学特性的试验装置和方法。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置及试验方法，其利用杠杆和轮组传动原理，使用砝码对岩样施加长期稳定的压力，能够用于研究岩体在不同围压不同浸水条件下的蠕变力学特性。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，包括：试验箱，其设置于试验平台的顶部，所述试验箱内部设置有通过轮组传动装置与其连接的可张紧的试验槽；轴压装置，其包括设置于试验箱顶部的压杆，所述压杆的一端与固设于所述试验平台的长立杆铰接，所述压杆的另一端与用于放置砝码的托盘一铰接，所述压杆的中部下方设置有用于向软岩试样施加轴压的压头；围压装置，其包括设置于试验箱顶部的横梁，所述横梁的一端与轮组传动装置连接，所述横梁的另一端与用于放置砝码的托盘二铰接，所述横梁的中部下方与固设于所述试验平台的短立杆铰接；数据采集系统，其包括设置于轮组传动装置的围压传感器以及设置于压头的轴压传感器和电子千分表，所述围压传感器、轴压传感器和电子千分表均通过采集仪与控制计算机连接。进一步的，所述试验槽由柔性钢带两端交叉围合而成。进一步的，所述柔性钢带上设置有若干个渗水孔，所述柔性钢带的两端分别设置有若干个连接孔，所述柔性钢带两端交叉处的内部设置有柔性树脂筛板，所述柔性树脂筛板上设置有若干个渗水孔。进一步的，所述轮组传动装置包括钢丝绳一、钢丝绳二、钢丝绳三、动滑轮、定滑轮一和定滑轮二，所述定滑轮一和定滑轮二均固设于试验箱内壁，所述钢丝绳一绕过定滑轮一与柔性钢带的一端连接；所述钢丝绳二的一端与所述横梁的一端连接，所述钢丝绳二的另一端绕过定滑轮二与动滑轮固连，所述钢丝绳三绕过动滑轮与柔性钢带的另一端连接。进一步的，所述压杆的中部下方固设有转接头，所述转接头的下方依次设置有导柱和所述压头，所述导柱和压头部分设置于试验箱正上方的导筒内部，所述导筒通过导筒梁与试验平台固连。进一步的，所述转接头与导柱的接触面为球面，所述导柱与转接头的接触面为凹面，所述导柱的凹面半径大于转接头的球面半径。进一步的，所述电子千分表设置有两个，两个电子千分表分别设置于所述导筒的两侧并顶在压头上，两个电子千分表均与导筒梁固连；所述轴压传感器设置于导柱与压头之间；所述围压传感器设置于定滑轮一的轴线处。进一步的，所述试验槽的外部设置有限位槽，所述限位槽由两个圆弧结构组成，所述限位槽的直径为20cm，高为30cm。进一步的，所述试验平台放在水平地面上，试验平台的底部设置有四个调平螺母，用于调平。一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验方法，采用上述软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，包括以下步骤：S1、将试验平台放置于地面平整处调平，将安装好轮组传动装置的试验箱放置试验平台上，调整好位置，利用夹紧扣将试验箱固定在试验平台上；S2、将软岩试样通过岩芯重加工方式分层加入到试验槽中，采用击实锤进行人工夯实，软岩试样装好后平整待压面，依次安装好轴压装置和围压装置；S3、打开采集仪和控制计算机，打开控制计算机上轴压、围压和电子千分表的显示界面，通过控制计算机显示的数据将电子千分表调到可测量范围内(即量程范围内)，然后将轴压数据、围压数据以及电子千分表的位移数据调零，向试验箱内加入溶液；S4、向托盘二增加砝码，并通过控制计算机显示进行调整，向软岩试样施加设定的围压；再向托盘一增加砝码，并通过控制计算机显示进行调整，向软岩试样施加设定的轴压；控制计算机记录并存储电子千分表采集的软岩试样位移变化数据，待电子千分表采集的位移数据保持不变后，停止试验；S5、试验结束后依次卸去轴压装置和围压装置上所加的砝码，再关闭数据采集系统及控制计算机，最后卸下试验箱进行清理。本专利技术的有益效果：1)本专利技术利用杠杆和轮组传动原理，使用砝码对岩样施加长期稳定的压力，岩样上所加的荷载比较稳定，能够用于研究岩体(路基软岩)在不同围压不同浸水条件下的蠕变力学特性；2)本专利技术试验装置结构紧凑、操作简单、成本低廉、测量效果好，可在不同围压、水环境下，相似模拟软岩静三轴压缩蠕变过程，软岩是指全风化软岩或泥质砂岩，其抗压强度低，在围压和侵水状态下易产生流变，采用本专利技术装置能够模拟相似环境对软岩蠕变的力学特性进行研究。本专利技术的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置的全剖主视图；图2是本专利技术实施例提供的一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置的俯视图；图3是本专利技术图2中Ⅱ处的局部放大视图；图4是本专利技术实施例提供的柔性钢带的主视图；图5是本专利技术实施例提供的柔性树脂筛板的主视图；图6是本专利技术图1中Ⅰ处的局部放大视图。说明书附图中的附图标记包括：1-调平螺母，2-试验平台，3-导筒梁，4-试验箱，5-限位槽，6-控制计算机，7-采集仪，8-传感器数据线，9-长立杆，10-轴承，11-压杆，12-定滑轮一，13-围压传感器，14-钢丝绳一，15-螺栓，16-夹板，17-转接头，18-导柱，19-轴压传感器，20-压头，21-电子千分表，22-柔性钢带，23-横梁，24-短立杆，25-导筒，26-托盘一，27-砝码，28-钢丝绳二，29-定滑轮二，30-动滑轮，31-钢丝绳三，32-排水口，33-夹紧扣，34-托盘二，35-固定板，36-柔性树脂筛板，37-连接孔，38-渗水孔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，术语“一”、“二”、“三”仅用于描述目的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，其特征在于，包括：/n试验箱，其设置于试验平台的顶部，所述试验箱内部设置有通过轮组传动装置与其连接的可张紧的试验槽；/n轴压装置，其包括设置于试验箱顶部的压杆，所述压杆的一端与固设于所述试验平台的长立杆铰接，所述压杆的另一端与用于放置砝码的托盘一铰接，所述压杆的中部下方设置有用于向软岩试样施加轴压的压头；/n围压装置，其包括设置于试验箱顶部的横梁，所述横梁的一端与轮组传动装置连接，所述横梁的另一端与用于放置砝码的托盘二铰接，所述横梁的中部下方与固设于所述试验平台的短立杆铰接；/n数据采集系统，其包括设置于轮组传动装置的围压传感器以及设置于压头的轴压传感器和电子千分表，所述围压传感器、轴压传感器和电子千分表均通过采集仪与控制计算机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，其特征在于，包括：
试验箱，其设置于试验平台的顶部，所述试验箱内部设置有通过轮组传动装置与其连接的可张紧的试验槽；
轴压装置，其包括设置于试验箱顶部的压杆，所述压杆的一端与固设于所述试验平台的长立杆铰接，所述压杆的另一端与用于放置砝码的托盘一铰接，所述压杆的中部下方设置有用于向软岩试样施加轴压的压头；
围压装置，其包括设置于试验箱顶部的横梁，所述横梁的一端与轮组传动装置连接，所述横梁的另一端与用于放置砝码的托盘二铰接，所述横梁的中部下方与固设于所述试验平台的短立杆铰接；
数据采集系统，其包括设置于轮组传动装置的围压传感器以及设置于压头的轴压传感器和电子千分表，所述围压传感器、轴压传感器和电子千分表均通过采集仪与控制计算机连接。


2.根据权利要求1所述的软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，其特征在于，所述试验槽由柔性钢带两端交叉围合而成。


3.根据权利要求2所述的软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，其特征在于，所述柔性钢带上设置有若干个渗水孔，所述柔性钢带的两端分别设置有若干个连接孔，所述柔性钢带两端交叉处的内部设置有柔性树脂筛板，所述柔性树脂筛板上设置有若干个渗水孔。


4.根据权利要求2所述的软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，其特征在于，所述轮组传动装置包括钢丝绳一、钢丝绳二、钢丝绳三、动滑轮、定滑轮一和定滑轮二，所述定滑轮一和定滑轮二均固设于试验箱内壁，所述钢丝绳一绕过定滑轮一与柔性钢带的一端连接；所述钢丝绳二的一端与所述横梁的一端连接，所述钢丝绳二的另一端绕过定滑轮二与动滑轮固连，所述钢丝绳三绕过动滑轮与柔性钢带的另一端连接。


5.根据权利要求4所述的软岩压缩蠕变相似环境模拟试验装置，其特征在于，所述压杆的中部下方固设有转接头，所述转接头的下方依次设置有导柱和所述压头，所述导柱和压头部分设置于试验箱正上方的导筒内部，所述导筒通过导筒梁与试验平台固连。


6.根据权利要求5所述的软岩压缩蠕...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向东，蔡广来，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21