一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置及方法制造方法及图纸

一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置及方法，装置：法向加载机构设置在滚轴支撑的上方，其由法向梯度压力构造器、法向加载杆、法向压力传感器和法向位移传感器组成；法向梯度压力构造器包括支承板、加载压块、盖板和弹簧；多个加载压块设置在支撑板上，盖板内部设置有多个呈竖向的滑槽，多个不同长度的弹簧独立连接到对应的竖向滑槽和加载压块上；左剪切加载机构和右剪切加载机构相对设置在支座和法向梯度压力构造器之间测试空间的左侧和右侧。方法：组装实验装置；施加初始压力；施加采动法向梯度压力；施加采动侧向压力；单向剪切试验；循环剪切试验；结束实验，保存整理数据。该装置和方法能精准的获得采动应力环境岩石的剪切力学特性。石的剪切力学特性。石的剪切力学特性。

【技术实现步骤摘要】
一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置及方法


[0001]本专利技术属于岩石力学与工程
，具体涉及一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置及方法。

技术介绍

[0002]岩石在剪切作用下的强度和变形特性是影响油气开发、矿山开采、隧道开挖和大坝修建等工程安全建设的重要地质条件。工程实践表明，岩体开挖后，围岩应力场发生改变，围岩的采动应力在开挖区域呈现一定的梯度分布。因此，研究梯度压力作用下岩石剪切力学特性具有重要的理论与工程价值。
[0003]现有的剪切实验装置通常是将岩石固定于剪切盒中开展剪切试验，需要严格依据剪切盒的尺寸来切割岩石试件，以使得岩石试件表面与剪切盒紧密贴合，但是在剪切试验过程中，剪切盒内的岩石试件仍不可避免会产生晃动的情况；
[0004]现阶段，虽然出现了一些能够改善实验过程中岩石试件在剪切盒中晃动的技术手段，但是其并没有考虑到岩石试件上部受到的梯度分布压力的影响，因而无法准确的获得采动应力影响下岩石剪切力学特性。针对法向应力梯度分布，部分试验装置采用蜂窝油缸和分油路控制的方式来实现，但是这种试验装置的构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置，包括支座(22)、法向加载机构、左剪切加载机构和右剪切加载机构，其特征在于：所述支座(22)水平的设置在底部；所述法向加载机构设置在支座(22)的上方，其由法向梯度压力构造器(4)、法向加载杆(3)、法向压力传感器(1)和法向位移传感器(2)组成；所述法向梯度压力构造器(4)主要由支承板(4
‑
4)、加载压块(4
‑
3)、盖板(4
‑
1)和弹簧(4
‑
2)组成；所述支承板(4
‑
4)水平的设置，其上沿左右方向均匀的开设有多个导向孔(4
‑
7)；所述加载压块(4
‑
3)与导向孔(4
‑
7)一一对应的设置，其由滑动设置在导向孔(4
‑
7)中的竖向导向杆(4
‑
8)、相对的固定连接在竖向导向杆(4
‑
8)上下两端的上压块(4
‑
9)和下压块(4
‑
10)组成，且上压块(4
‑
9)和下压块(4
‑
10)的尺寸相同，并均大于导向孔(4
‑
7)的尺寸；所述盖板(4
‑
1)固定连接在支承板(4
‑
4)的上端，其内部在对应多个加载压块(4
‑
3)的位置依次开设有呈阶梯状分布的多个竖向滑槽(4
‑
14)，多个竖向滑槽(4
‑
14)横向相互连通，其底端均延伸到盖板(4
‑
1)的下端面，其顶端均止于盖板(4
‑
1)的内部；所述弹簧(4
‑
2)与加载压块(4
‑
3)一一对应的设置，其上端与竖向滑槽(4
‑
14)的顶端连接，其下端与上压块(4
‑
9)上端面的中心连接；每个上压块(4
‑
9)在其上连接的弹簧(4
‑
2)的左右两侧相对的固定连接有一对下挡板(4
‑
11)，多对下挡板(4
‑
11)由左到右依次呈阶梯状分布，且每对下挡板(4
‑
11)的上部相对的开设有一对竖向插槽(4
‑
6)，并于一对竖向插槽(4
‑
6)中滑动的插装于一对上挡板(4
‑
5)，且一对上挡板(4
‑
5)的上端与对应竖向滑槽(4
‑
14)的顶端固定连接；所述法向加载杆(3)的下端固定连接在盖板(4
‑
1)上端面的中心；所述法向压力传感器(1)固定安装在法向加载杆(3)的上端，用于实时检测盖板(4
‑
1)在竖向上的压力信号；所述法向位移传感器(2)与法向加载杆(3)连接，用于实时检测法向梯度压力构造器(4)在竖向上的法向位移信号；所述左剪切加载机构和右剪切加载机构左右相对的设置在支座(22)和法向梯度压力构造器(4)之间测试空间的左侧和右侧；所述左剪切加载机构由上下相间隔设置的左上剪切单元和左下剪切单元组成；所述右剪切加载机构由上下相间隔设置的右上剪切单元和右下剪切单元组成；所述左上剪切单元由左上剪切压力传感器(5)、左上剪切位移传感器(6)、左上剪切向加载杆(7)和左上剪切压头(8)组成；所述右上剪切单元由右上剪切压力传感器(9)、右上剪切位移传感器(10)、右上剪切向加载杆(11)和右上剪切压头(12)组成；所述左下剪切单元由左下剪切压力传感器(13)、左下剪切位移传感器(14)、左下剪切向加载杆(15)和左下剪切压头(16)组成；所述右下剪切单元由右下剪切压力传感器(17)、右下剪切位移传感器(18)、右下剪切向加载杆(19)和右下剪切压头(20)组成；所述左上剪切压头(8)和右上剪切压头(12)左右相对的设置，所述左上剪切向加载杆(7)的右端和右上剪切向加载杆(11)的左端分别与左上剪切压头(8)的左端面中心和右上剪切压头(12)的右端面中心连接；所述左上剪切位移传感器(6)和右上剪切位移传感器(10)分别连接在左上剪切向加载杆(7)和右上剪切向加载杆(11)上，分别用于实时检测左上剪切压头(8)和右上剪切压头(12)在横向上的剪切位移信号；所述左上剪切压力传感器(5)和右上剪切压力传感器(9)分别连接在左上剪切向加载杆(7)的左端面中心和右上剪切向加载杆(11)的右端面中心，分别用于实时检测左上剪切压头(8)和右上剪切压头(12)在横向上剪切压力信号；所述左下剪切压头(16)和右下剪切压头(20)左右相对的设置，所述左下剪切向加载杆(15)的右端和右下剪切向加载杆(19)的左端分别与左下剪切压头(16)
的左端面中心和右下剪切压头(20)的右端面中心连接；所述左下剪切位移传感器(14)和右下剪切位移传感器(18)分别连接在左下剪切向加载杆(15)和右下剪切向加载杆(19)上，分别用于实时检测左下剪切压头(16)和右下剪切压头(20)在横向上的剪切位移信号；所述左下剪切压力传感器(13)和右下剪切压力传感器(17)分别连接在左下剪切向加载杆(15)的左端面中心和右下剪切向加载杆(19)的右端面中心，分别用于实时检测左下剪切压头(16)和右下剪切压头(20)在横向上的剪切压力信号。2.根据权利要求1所述的一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置，其特征在于，所述加载压块(4
‑
3)的数量为六个，相邻加载压块(4
‑
3)中的两个下压块(4
‑
10)的下端面之间贴合的连接，且形成连续的加载面。3.根据权利要求1或2所述的一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置，其特征在于，相邻加载压块(4
‑
3)中两个下压块(4
‑
10)的接触面之间开设有向远离彼此方向凹陷的下凹槽(4
‑
12)，相邻加载压块(4
‑
3)中两个上压块(4
‑
9)的接触面之间开设有向远离彼此方向凹陷的上凹槽(4
‑
13)。4.根据权利要求3所述的一种实现采动应力梯度下岩石剪切的实验装置，其特征在于，所述左上剪切压头(8)、右上剪切压头(12)、左下剪切压头(16)和右下剪切压头(20)的结构相同，其均由位于外侧的主动传力块(32)和位于内侧的被动传力块(33)组成；所述主动传力块(32)的里端由位于中部的凸台A(32
‑
1)、位于凸台A(32
‑
1)外端前后两侧的两个凹台A(32
‑
2)组成，所述被动传力块(33)的外端面由位于中部的凹台B(33
‑
1)、位于凹台B(33
‑
1)外端前后两侧的两个凸台B(33
‑
2)组成，且凹台B(33
‑
1)套设在凸台A(32
‑
1)的外部，以实现主动传力块(32)与被动传力块(33)的插接配合；所述凹台B(33
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉贵，侯珊珊，高峰，黄炳香，陈勇，蔡承政，李福林，陈培见，徐程，周成勇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：