一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法技术

本申请涉及岩石破碎试验的领域，尤其涉及一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法，包括：基座，用于承载岩石试样；多个围压施加板，竖直设置于基座上对应岩石试样的各竖直侧，可趋向岩石试样方向运动，用于对岩石试样施加压力；旋转元件，可升降的设置于基座的正上方；刀座，水平固定于旋转元件的下方，能够受旋转元件的驱动而旋转；滚刀，对称设置于刀座的两端，用于对岩石试样进行滚压破岩。本申请能够复现在地层深部高应力条件下进行的滚压破岩过程。行的滚压破岩过程。行的滚压破岩过程。

【技术实现步骤摘要】
一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法


[0001]本申请涉及岩石破碎试验的领域，尤其是涉及一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法。

技术介绍

[0002]赋存在地层深部的岩体，其自身所具备的地应力特征较浅层地层尤为突出，深部岩体赋存应力特征是影响岩体自身物理力学性质、破碎机理的主导因素，在对深部岩体进行开挖进行开采时，首先要对岩体或矿体的物理力学性质及破碎机理进行充分认知的基础上，进行TBM的选型及参数设计，以实现降低开挖设备的损耗、提高TBM掘进效率，达到经济高效的目的。
[0003]目前试验室制备的岩石试样为无应力条件，其自身的物理力学特征与深部岩体所具备的截然不同，现有的TBM滚刀破岩试验台以受限应力条件或无应力条件为主，其破碎机理与深部岩体存在一定差异，无法直观的反映深部岩体的破碎特性及破碎机理，对TBM掘进高应力条件下的岩体不具备指导意义，因此准确模拟岩体所处的高应力条件，然后对其进行与现场一致的滚刀滚压旋转破岩试验，复现实际工况，能够对TBM的选型、参数设计、深部岩体破碎机理的相关研究起到推动作用。
[0004]为此，亟需提供一种能够复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的试验方案。

技术实现思路

[0005]为了能够复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的过程，本申请提供一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法。
[0006]本申请第一方面提供的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台。采用如下的技术方案：一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，包括：基座，用于承载岩石试样；多个围压施加板，竖直设置于基座上对应岩石试样的各竖直侧，可趋向岩石试样方向运动，用于对岩石试样施加压力；旋转元件，可升降的设置于基座的正上方；刀座，水平固定于旋转元件的下方，能够受旋转元件的驱动而旋转；滚刀，对称设置于刀座的两端，用于对岩石试样进行滚压破岩。
[0007]通过采用上述技术方案，试验时，将岩石试样置于基座上侧，通过多个围压施加板趋向相互靠近方向施加压力，可以实现复现在地层深部高应力条件，然后通过旋转元件带动刀座下降，侵入岩石试样表面一定的深度，再通过旋转元件带动刀座旋转，即可带动刀座两端的滚刀转动，从而实现对岩石试样的滚压破岩试验，综上完成了复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的过程。
[0008]可选的，还包括：扰动元件，设置于旋转元件与刀座之间。
[0009]通过采用上述技术方案，在旋转元件带动刀座转动实现滚刀对岩石试样表面施加静载荷破岩的同时，开启扰动元件，能够通过扰动元件对滚刀施加一定周期频率的动态荷载，实现动静组合载荷对岩石试样破岩试验。
[0010]可选的，还包括：固定框，设置于基座上对应各围压施加板的外侧；围压施加缸，水平固定于固定框各侧，各围压施加缸的伸缩杆固定于围压施加板。
[0011]通过采用上述技术方案，围压施加缸带动伸缩杆伸缩，即可带动围压施加板水平运动，从而对岩石试样的各竖直侧施加围压，以复现在地层深部高应力条件。
[0012]可选的，所述刀座内设置有：两滑座，沿刀座的长度方向滑移于刀座，所述滚刀分别设置于两滑座；双向缸，沿刀座的长度方向固定于刀座的中部，所述双向缸的两伸缩杆分别固定于两滑座，用于驱动两滑座相背或相对运动。
[0013]通过采用上述技术方案，在通过滚刀对岩石试样破岩试验时，通过双向缸伸缩杆伸缩，能够带动两滑座同步相背或相对运动，从而实现调节刀座两端滚刀至刀座中心的距离，以实现滚刀的不同间距的破岩试验。
[0014]可选的，滑座还设置有：多个滑台，沿滑座的滑动方向可活动的设置于滑座下侧，各所述滑台的下侧均能够连接滚刀；锁定部件，设置于滑台，用于限定滑台与滑座的相对位置。
[0015]通过采用上述技术方案，可以通过多个滑台实现在各滑座上安装多个滚刀，然后通过锁定部件将滑台与滑座锁定，即可实现在刀座的两端对称设置多个滚刀，如此，试验时，通过刀座动作，可以带动刀座两端的多个滚刀同时对岩石试样表面实现不同间距的切削，以达到不同的试验目的。
[0016]可选的，还包括：机座，所述基座沿机座的长度方向可运动的设置于机座；支臂，竖直固定于基座两侧；活动板，竖直可活动的设置于两支臂之间，所述旋转元件固定于活动板。
[0017]通过采用上述技术方案，当需要放置或取走岩石试样时，沿机座的长度方向移动基座，使基座脱离刀座的正下方，即可便于将岩石试样从基座内取出或放置于基座内。
[0018]可选的，机架还包括：梁板，水平固定于两支臂的上侧，所述梁板上竖直固定有升降缸，所述升降缸的伸缩杆固定于活动板。
[0019]通过采用上述技术方案，通过升降缸带动活动板升降即可带动旋转元件升降，实现带动滚刀对岩石试样破岩试验。
[0020]可选的，所述固定框内侧开设有容置槽，所述围压施加板能够运动至容置槽内；所述固定框竖直可升降的设置于基座。
[0021]通过采用上述技术方案，当需要放置或取走岩石试样时，通过围压施加板趋向远
离基座中部的方向运动，直至围压施加板退回至容置槽内，然后通过固定框竖直运动至基座的上侧露出，此时即可将岩石试样方便的放置于基座上，或将基座上侧的岩石试样取走。
[0022]可选的，所述围压施加板包括：多个单板，沿围压施加板的截面长度方向排列，相邻单板侧边相互铰接；多个定位套，分别设置于各单板；双向调节缸，沿多个单板的排列方向固定于围压施加板的中部单板，所述双向调节缸的伸缩杆延伸能够依次插接各定位套，所述双向调节缸的伸缩杆收缩能够依次脱离各定位套。
[0023]通过采用上述技术方案，可以根据岩石试样的尺寸，通过双向调节缸带动伸缩杆收缩或延伸，从而逐渐脱离或插入围压施加板两侧合适数量的单板，以实现通过限制合适数量的单板，构成围压施加板的合适的施压面，从而实现可以对不同尺寸的岩石试样的侧面抵压。
[0024]第二方面，本申请提供一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验方法，采用如下的技术方案：一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验方法，包括以下步骤：将岩石试样置于基座上方多个围压施加板之间，通过围压施加板对岩石试样的四个竖直面施加试验规定的预设试验高应力，达到试验所需应力条件；通过刀座下降至滚刀侵入岩石试样表面至试验所需的贯入度；通过刀座旋转，使两滚刀旋转滚压破岩，刀座旋转一周后停止完成一次旋转滚压破岩。
[0025]通过采用上述技术方案，即可复现在地层深部高应力条件下进行的滚压破岩试验。
[0026]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：试验时，将岩石试样置于基座上侧，通过多个围压施加板趋向相互靠近方向施加压力，可以实现复现在地层深部高应力条件，然后通过旋转元件带动刀座下降，侵入岩石试样表面一定的深度，再通过旋转元件带动刀座旋转，即可带动两侧滚刀转动，从而实现岩石试样的滚压破岩试验，综上完成了复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的试验；在旋转元件带动刀座转动实现滚刀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，其特征在于，包括：基座(21)，用于承载岩石试样；多个围压施加板(24)，竖直设置于基座(21)上对应岩石试样的各竖直侧，可趋向岩石试样方向运动，用于对岩石试样施加压力；旋转元件(32)，可升降的设置于基座(21)的正上方；刀座(35)，水平固定于旋转元件(32)的下方，能够受旋转元件(32)的驱动而旋转；滚刀(381)，对称设置于刀座(35)的两端，用于对岩石试样进行滚压破岩。2.根据权利要求1所述的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，其特征在于,还包括：扰动元件(33)，设置于旋转元件(32)与刀座(35)之间。3.根据权利要求1所述的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，其特征在于,还包括：固定框(22)，设置于基座(21)上对应各围压施加板(24)的外侧；围压施加缸(23)，水平固定于固定框(22)各侧，各围压施加缸(23)的伸缩杆固定于围压施加板(24)。4.根据权利要求1所述的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，其特征在于,所述刀座(35)内设置有：两滑座(36)，沿刀座(35)的长度方向滑移于刀座(35)，所述滚刀(381)分别设置于两滑座(36)；双向缸(37)，沿刀座(35)的长度方向固定于刀座(35)的中部，所述双向缸(37)的两伸缩杆分别固定于两滑座(36)，用于驱动两滑座(36)相背或相对运动。5.根据权利要求4所述的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，其特征在于，滑座(36)还设置有：多个滑台(362)，沿滑座(36)的滑动方向可活动的设置于滑座(36)下侧，各所述滑台(362)的下侧均能够连接滚刀(381)；锁定部件，设置于滑台(362)，用于限定滑台(362)与滑座(36)的相对位置。6.根据权利要求1所述的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，其特征在于,还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少锋，石鑫垒，吴毓萌，郭思达，尹江江，罗锦权，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：