一种多功能岩土压缩试验系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多功能岩土压缩试验系统及其测试方法，该方法在现有技术和方法的基础上，在进行压缩试验时，仅需将本发明专利技术系统提前装设于试验机上，然后将岩土试样装设在加载平台上，最后根据预先设计好的加载方式和路径开展压缩试验即可，结构简单，容易实现；采用本发明专利技术提供的一种多功能岩土压缩试验系统，能够同时实现偏压加载、减小端部效应、改变加载过程中岩石试样的孔隙水压力和含水率，使得试验工况更贴近工程实际，试验目的更具有针对性，试验结果更具有参考价值。试验结果更具有参考价值。试验结果更具有参考价值。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能岩土压缩试验系统及其测试方法


[0001]本专利技术属于岩土工程室内试验
，具体涉及一种多功能岩土压缩试验系统及其测试方法。

技术介绍

[0002]目前有关岩土力学试验设备主要包括单轴压缩试验系统、常规三轴压缩试验系统、真三轴加载试验系统和相似模拟试验方法等。在实际岩土工程中，很多岩土结构，比如隧道、巷道和硐室等总是处于偏压应力状态，现有试验设备还不具有施加偏压荷载的功能。并且，现有试验设备很难克服端部效应对试验结果的影响，尽管在试验过程中通过在试样端部涂抹凡士林或黄油等润滑油来减小端部效应的影响，但端部效应的影响仍然较显著。此外，实际岩土工程中水对岩土体的影响非常大，目前的试验设备不能实现在加载过程中改变岩土材料的含水率和孔隙水压力，这与实际工况差异较大。因此，采用现有岩土力学试验设备及方法开展岩土力学试验获得的试验结果与实际岩土工程结构受力状态差异较大，不能真实地反映实际岩土材料的结构受力特征。可以总结出现有岩土材料试验设备存在以下不足：(1)不具备施加偏压荷载；(2)不能较好地克服端部效应对试验结果的影响；(3)不能改变加载过程中岩土试样的含水率和孔隙水压。基于现有岩土力学试验设备及方法存在的不足，亟待给出一种既能够考虑偏压或不均匀应力状态又能够较好地克服端部效应影响，而且能改变加载过程中岩土试样含水率和孔隙水压的岩土材料力学试验的试验系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种多功能岩土压缩试验系统及其测试方法，旨在实现岩土材料在压缩条件下的偏压或不均匀加载条件、减弱端部效应影响、改变加载过程中岩土试样的含水率和孔隙水压力，能够实现：(1)施加偏压荷载；(2)较好地克服端部效应对试验结果的影响；(3)改变加载过程中岩土试样的含水率和孔隙水压。
[0004]本专利技术的目的是提供一种多功能岩土压缩试验系统，其包括有上压系统、注水系统和下压系统；其中：
[0005]上压系统由上压板和若干组偏压弹簧组件组成；每组偏压弹簧组件包括2块弹簧上压头，2根偏压弹簧和2块弹簧下压头；2块弹簧上压头的结构完全一致，弹簧上压头的顶部开设有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴；偏压弹簧分别为左偏压弹簧和右偏压弹簧，偏压弹簧活动连接在弹簧上压头和弹簧下压头之间；弹簧下压头分别为左弹簧下压头和右弹簧下压头，左偏压弹簧下压头开设有导向孔，右偏压弹簧下压头设有与左偏压弹簧下压头导向孔相匹配的导向杆；左偏压弹簧下压头的下部开设有注水孔、储水腔和渗水孔；右偏压弹簧下压头的下部也设有注水孔、储水腔和渗水孔，右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管；上压板下面设有若干限位梁和若干上压板滚动槽，限位梁能够防止连接于偏压弹簧组件中的弹簧上压头脱离上压板，上压板滚动槽能够满足弹簧上压头在槽内左右移动；
[0006]注水系统包括有水泵、压力计、流量计和若干根注水管，水泵与注水管相连，水泵的出水口上安装有压力计和流量计；注水管的出水口与弹簧下压头的注水孔相连；
[0007]下压系统由下压板以及若干组下压头组成，每组下压头由左下压头和右下压头组成，左下压头开设有导向孔，右下压头设有与左下压头导向孔相匹配的导向杆；左下压头和右下压头下部都开设有有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，下压板上部若干设有限位梁和若干下压板滚动槽；限位梁能够防止连接于下压头脱离下压板，下压板滚动槽能够满足下压头在槽内左右移动；
[0008]测试时，下压系统和下压系统之间放置待测的岩石样品，注水系统控制测试时的含水量。
[0009]所述若干组偏压弹簧组件，每组弹簧组件内的两根偏压弹簧其弹性系数是相同的，假设弹簧的组数为n，弹簧的弹性系数由大到小依次为k1，k2，
……
，kn，即k1>k2>
……
>kn，弹簧的弹性系数、长度和直径可根据试验需求确定，对于土力学试验，可取较小弹性系数的弹簧，对于岩石力学试验，可取较大弹性系数的弹簧。
[0010]所述偏压弹簧的两端通过螺纹连接分别与弹簧上压头和弹簧下压头通过螺纹连接。
[0011]所述的右偏压弹簧下压头上的导向杆上开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴；
[0012]所述的右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管上也开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，而且左偏压弹簧下压头的储水腔为对应滑动管的位置，储水腔内设置有限位环，限制滑动管的完全脱离储水腔。
[0013]所述的注水系统还包括有多头接头，水泵通过多头接头与注水管连接。
[0014]所述采用的上压板和下压板为高强度的精钢制成，假设长方体结构压板的长度设为L，长度等于试样的长度，宽度略大于试样的宽度，根据强度要求，厚度只要大于10cm即可满足强度要求，所有压板的一侧设有n个用于连接不同强度的弹簧的均匀分布的连接扣，压板可将n个不同强度的弹簧组件连接为一个整体结构的弹簧系统，压板与连接弹簧面相对的一面为加载面，可直接与压力机的压头无缝接触。
[0015]所述的偏压弹簧上下压头为高强度的精钢制成，也为长方体结构，假设不同强度弹簧压头的长度为l＝l1＝l2＝
……
＝l
n
，且每个压头的长度l＝L/n，总长度为L＝l1+l2+
……
+l
n
，偏压弹簧下压头的一侧设有1个用于连接弹簧的连接扣，与连接扣所在的面相对的另一面为直接加载于岩土试样的面。
[0016]所述的右下压头的导向杆上开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴。
[0017]所述的多功能岩土压缩试验系统的测试方法，包括以下步骤：
[0018]1)将多功能岩土压缩试验系统安装于材料压缩机上，即上压板与材料压缩机的上压头直接接触，下压板与材料压缩机的下压头直接接触；将待测样品置于上压系统与下压系统之间；
[0019]2)测试时，通过材料压缩机向上下压板恒定荷载F，使多功能岩土压缩试验系统在待测试样上产生偏压荷载，并通过注水系统控制加载过程中的含水率和孔隙水压力；进行测试；测试完毕后获得测试数据。
[0020]所述步骤1)中，在单轴压缩试验中，需要多功能岩土压缩试验系统，在双轴和三轴
压缩试验中分别需要两套和多功能岩土压缩试验系统。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种多功能岩土压缩试验系统，在现有技术和方法的基础上，在进行压缩试验时，仅需将本专利技术系统提前装设于试验机上，然后将岩土试样装设在加载平台上，最后根据预先设计好的加载方式和路径开展压缩试验即可，结构简单，容易实现；采用本专利技术提供的一种多功能岩土压缩试验系统，能够同时实现偏压加载、减小端部效应、改变加载过程中岩石试样的孔隙水压力和含水率，使得试验工况更贴近工程实际，试验目的更具有针对性，试验结果更具有参考价值。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中提供的一种多功能岩土偏压加载试验系统结构示意图；
[0023]图2实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能岩土压缩试验系统，其特征在于，其包括有上压系统、注水系统和下压系统；其中：上压系统由上压板和若干组偏压弹簧组件组成；每组偏压弹簧组件包括2块弹簧上压头，2根偏压弹簧和2块弹簧下压头；2块弹簧上压头的结构完全一致，弹簧上压头的顶部开设有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴；偏压弹簧分别为左偏压弹簧和右偏压弹簧，偏压弹簧活动连接在弹簧上压头和弹簧下压头之间；弹簧下压头分别为左弹簧下压头和右弹簧下压头，左偏压弹簧下压头开设有导向孔，右偏压弹簧下压头设有与左偏压弹簧下压头导向孔相匹配的导向杆；左偏压弹簧下压头的下部开设有注水孔、储水腔和渗水孔；右偏压弹簧下压头的下部也设有注水孔、储水腔和渗水孔，右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管；上压板下面设有若干限位梁和若干上压板滚动槽，限位梁能够防止连接于偏压弹簧组件中的弹簧上压头脱离上压板，上压板滚动槽能够满足弹簧上压头在槽内左右移动；注水系统包括有水泵、压力计、流量计和若干根注水管，水泵与注水管相连，水泵的出水口上安装有压力计和流量计；注水管的出水口与弹簧下压头的注水孔相连；下压系统由下压板以及若干组下压头组成，每组下压头由左下压头和右下压头组成，左下压头开设有导向孔，右下压头设有与左下压头导向孔相匹配的导向杆；左下压头和右下压头下部都开设有有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，下压板上部若干设有限位梁和若干下压板滚动槽；限位梁能够防止连接于下压头脱离下压板，下压板滚动槽能够满足下压头在槽内左右移动；测试时，下压系统和下压系统之间放置待测的岩石样品，注水系统控制测试时的含水量。2.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统，其特征在于，所述若干组偏压弹簧组件，每组弹簧组件内的两根偏压弹簧其弹性系数是相同的，假设弹簧的组数为n，弹簧的弹性系数由大到小依次为k1，k2，
……
，kn，即k1>k2>
……
>kn，弹簧的弹性系数、长度和直径可根据试验需求确定，对于土力学试验，可取较小弹性系数的弹簧，对于岩石力学试验，可取较大弹性系数的弹簧。3.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统，其特征在于，所述偏压弹簧的两端通过螺纹连接分别与弹簧上压头和弹簧下压头通过螺纹连接。4.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹平，刘智振，樊至，韩东亚，谢渭平，邓慧娟，刘涛影，赵庆雄，
申请(专利权)人：中国水利水电第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：