三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，包括刚性架，刚性架上设有辅助纵向加载机构、辅助升降平台、辅助水平加载机构；辅助纵向加载机构包括设置在刚性架顶部的顶部传力杆，顶部传力杆上端与竖向加载端连接，顶部传力杆下端与加载头连接；辅助升降平台包括底板，底板下端与加载平台连接，底板上端设有加载平台支撑，加载平台通过加载平台支撑调节高度；辅助水平加载机构包括设置在刚性架侧面两水平方向的滑动板，滑动板通过加载杆与加载头连接；滑动板外围通过常规岩石三轴仪中的液压施压并推动加载头对碎石单颗粒两水平方向施加刚性荷载。本实用新型专利技术提供的三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，可实现复杂形状碎石单颗粒强度测试。单颗粒强度测试。单颗粒强度测试。
【技术实现步骤摘要】
三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置
[0001]本技术涉及碎石材料的强度测试装置，尤其是三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，应用于水利工程、岩土工程中碎石材料的三向加载条件下的单颗粒强度测试，可以在更真实的三向刚性受荷条件下，对复杂形状堆石料单颗粒的强度、模量等进行测试研究。
技术介绍
[0002]我国拥有丰富的水电资源，为此建造了大量的大坝。其中土石坝由于筑坝材料就地选取，造价较低，结构简单和适用性强等优点，在我国大量使用，占比高达67%。然而随着土石坝坝高的增加，坝体内堆石颗粒受力不断加大，超过颗粒自身强度后，就会发生颗粒的破碎和重组，引起堆石体的沉降和体积变形，进而引起坝体堆石料和混凝土面板间的变形协调性差，导致面板发生脱空、裂缝、挤碎以及止水破坏，从而严重影响大坝的防渗安全和长期运维。
[0003]然而，目前已有的单颗粒强度测试都是针对单向加载条件下的颗粒破碎，即水平方向无约束力作用，与实际大坝中碎石单颗粒的受荷特征明显不符。另外，已有的岩石真三轴设备只能测试形状规则的岩石试样，这与实际大坝中碎石单颗粒复杂形状不符。因此基于常规岩石三轴仪，研制一套可在三向刚性受荷条件下，测试复杂形状单颗粒强度的试验装置非常重要。
技术实现思路
[0004]本技术所要解决的技术问题是提供三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，将常规岩石三轴仪中液相围压转化为施加在单颗粒上的刚性荷载，顶部荷载传递至单颗粒上，进而实现三向刚性加载条件下的复杂形状碎石单颗粒强度测试，实现已有设备的二次开发利用。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：
[0006]三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，包括刚性架，刚性架顶部设有辅助纵向加载机构、底部设有辅助升降平台，刚性架侧面设有辅助水平加载机构；
[0007]辅助纵向加载机构包括设置在刚性架顶部的顶部传力杆，顶部传力杆上端与常规岩石三轴仪中竖向加载端连接，顶部传力杆下端与加载头连接，加载头用于对碎石单颗粒施加纵向荷载；
[0008]辅助升降平台包括设置在刚性架底部的底板，底板下端与常规岩石三轴仪底部加载平台连接，底板上端设有加载平台支撑，加载平台通过加载平台支撑调节高度并对碎石单颗粒进行支撑；
[0009]辅助水平加载机构包括设置在刚性架侧面两水平方向的滑动板，滑动板通过加载杆与加载头连接，加载头与碎石单颗粒水平接触；滑动板外围通过常规岩石三轴仪中的液压施压并推动加载头对碎石单颗粒两水平方向施加刚性荷载。
[0010]所述刚性架上端通过螺栓可拆卸安装有中空顶板，顶部传力杆自由穿过中空顶板。
[0011]所述加载平台整体为T形结构，加载平台与底板上端的中空套筒滑动配合并可上下移动。
[0012]所述滑动板通过凸块滑动设置在刚性架上对应的凹槽内，凹槽中含润滑钢球。
[0013]两水平方向的滑动板的面积不同。
[0014]所述加载平台支撑为活动结构且设置有多种规格。
[0015]所述加载平台支撑包括分布在加载平台左右的正旋螺杆、反旋螺杆，其中，正旋螺杆与底板固定连接，反旋螺杆与支承板固定连接，正旋螺杆、反旋螺杆相对一端与螺纹套螺纹连接。
[0016]两螺纹套上均固定有链轮，两链轮上饶有链条。
[0017]本技术三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，具有以下技术效果：
[0018]1）、本装置通过在刚性架上端设置辅助纵向加载机构，可将常规岩石三轴仪中顶部加载端延伸至尺寸较小的碎石单颗粒上；通过设置辅助水平加载机构，可将常规岩石三轴仪中液压转化成施加在碎石单颗粒的侧向刚性荷载，主要通过底部和侧面凸起与刚性架预留润滑钢球的凹槽来降低阻力消耗的影响，在水平两个方向共设置四个滑动板，两个方向上滑动面面积可以不同，以满足两个水平方向受力不同的要求；通过设置辅助升降平台，可实现可升降功能，加载平台上下调整可确保不同粒径的单颗粒中心与水平加载杆位于同一水平面；通过设置刚性架，可将辅助纵向加载机构、辅助升降平台，辅助水平加载机构形成整体，据此整个装置可采用柔性膜包裹，液压可直接施加在滑动板上，实现侧向作用力的施加，并通过竖向加载破碎单颗粒并测试其强度特征。
[0019]2）、可通过设计不同面积的滑动面实现复杂加载条件下的单颗粒强度测试。
[0020]3）、可通过调整加载头、升降加载平台实现不同尺寸、不同形状的单颗粒强度测试。
[0021]4）、功能完整，且成本低，可利用已有常规岩石三轴仪实现三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试。
附图说明
[0022]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：
[0023]图1为本技术的主视图。
[0024]图2为本技术的局部结构示意图。
[0025]图3为本技术的局部结构示意图。
[0026]图4为本技术中滑动板的结构示意图。
[0027]图5为本技术中滑动板的主视图。
[0028]图6为本技术的工作状态示意图。
[0029]图7为本技术中加载平台支撑的剖视图（第二种）。
[0030]图8为本技术中加载平台支撑的主视图（第二种）。
[0031]图中：顶部传力杆1，刚性架2，滑动板3，凸块4，含润滑钢球凹槽5，加载平台支撑6，正旋螺杆6.1，反旋螺杆6.2，支承板6.3，螺纹套6.4，链轮6.5，链条6.6，加载平台7，中空套
筒8，加载杆9，加载头10，中空顶板11，加载颗粒12，底部套筒13，底板14，橡胶扣环15，橡皮膜16，围压室17，竖向加载18，围压19。
具体实施方式
[0032]如图1
‑
3所示，三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，包括刚性架2，刚性架2为框架结构。在刚性架2顶部设有辅助纵向加载机构、底部设有辅助升降平台，刚性架2侧面设有辅助水平加载机构。
[0033]如图2
‑
3所示，辅助纵向加载机构包括中空顶板11，中空顶板11通过螺栓可拆卸安装在刚性架2顶部，可拆卸功能用于实现装置内试验时装样与拆样。顶部传力杆1自由穿过中空顶板11，顶部传力杆1上端与常规岩石三轴仪中竖向加载端连接，顶部传力杆1下端与加载头10连接，加载头10用于对碎石单颗粒施加纵向荷载。加载头10在顶部传力杆1上可拆卸，以针对不可形状、不同尺寸的碎石单颗粒需求。
[0034]如图1
‑
3所示，辅助升降平台包括固定在刚性架2底部的底板14，底板14固定有底部套筒13，底部套筒13与常规岩石三轴仪底部加载平台连接。在底板14上端固定有中空套筒8，加载平台7可在中空套筒8内上下平移并通过加载平台支撑6调节高度并对碎石单颗粒进行支撑。
[0035]这里的加载平台7整体为T形结构。
[0036]如图2所示，加载平台支撑6可为活动的柱状结构，可取放，通过采用不同高度的加载平台支撑6，来实现加载平台的可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，其特征在于：包括刚性架（2），刚性架（2）顶部设有辅助纵向加载机构、底部设有辅助升降平台，刚性架（2）侧面设有辅助水平加载机构；辅助纵向加载机构包括设置在刚性架（2）顶部的顶部传力杆（1），顶部传力杆（1）上端与常规岩石三轴仪中竖向加载端连接，顶部传力杆（1）下端与加载头（10）连接，加载头（10）用于对碎石单颗粒施加纵向荷载；辅助升降平台包括设置在刚性架（2）底部的底板（14），底板（14）下端与常规岩石三轴仪底部加载平台连接，底板（14）上端设有加载平台支撑（6），加载平台（7）通过加载平台支撑（6）调节高度并对碎石单颗粒进行支撑；辅助水平加载机构包括设置在刚性架（2）侧面两水平方向的滑动板（3），滑动板（3）通过加载杆（9）与加载头（10）连接，加载头（10）与碎石单颗粒水平接触；滑动板（3）外围通过常规岩石三轴仪中的液压施压并推动加载头（10）对碎石单颗粒两水平方向施加刚性荷载。2.根据权利要求1所述的三向刚性加载条件下的单颗粒强度测试装置，其特征在于：所述刚性架（2）上端通过螺栓可拆卸安装有中空顶板（11），顶部传力杆（1）自由穿过中空顶板（11）。3.根据权利要求1所述的三向刚性加载条件...
【专利技术属性】
技术研发人员：奚邦禄，张振华，刘笑显，王堡生，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：
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