本發明專利技術屬于力學性能測試技術領域，具體涉及一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法。本發明專利技術包括加載支架、加載腔、加載球形頭、巖體、X1向作動器、X2向作動器、Y1向作動器、Y2向作動器、Z向作動器、加載平臺、裝置基座、地基；裝置基座安裝在地基的正上方；加載支架安裝在裝置基座上；加載平臺安裝在裝置基座上；X1向作動器和X2向作動器位于加載平臺的兩側；Y1向作動器和Y2向作動器位于加載平臺的另兩側；巖體安置在加載平臺上；加載腔的頂部與加載支架中的水平加載橫梁連接，并且位于巖體的正上方；Z向作動器位于加載腔的內部；加載球形頭安裝在加載腔的底部。本發明專利技術能夠實現對巖石在不同受力狀態下的力學性能的測定。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于力學性能測試
，具體涉及一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法。
技術介紹
巖石在多方向外力作用下的力學性能測試對于研究巖石這一脆性介質的性質具有重要的意義。受各種方向作用的巖石，其力學性能的測試屬于固體力學的研究范疇，其對于巖石在不同方向受力情況下的力學特性研究起著基礎性的指導作用，特別是在工程實況下巖石的受力狀態具有直接的作用。對于巖石類準脆性材料，力學性能是決定該巖體工程穩定性的重要因素。因此，如何獲得巖石在真實受力狀態下的力學性能參數是亟待解決的問題。現有用于巖石力學性能測試的裝置，其測試裝置分為真三軸巖石力學測試系統和假三軸巖石力學測試系統，其測得的力學性能參數反映了該巖石在不同加載方向、不同加載應力的圍壓下的力學特性。對于真三軸巖石力學測試系統，其反映了巖石在真實受力狀態下的受力情況。對于假三軸巖石力學測試系統，其反映了巖石在某特定受力狀態下的受力情況。但是，目前還沒有一種裝置能同時達到測試巖石在真三軸或者假三軸下的受力情況。如果能同時獲得該兩種受力情況下的力學參數，對于巖石這種材料會有更深刻的認識，對于巖石這種工程材料的應用會有更為廣泛的前景。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題為：提供一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法，實現對巖石在不同受力狀態下的力學性能的測定。本專利技術采用了如下技術方案：一種真假三軸巖石力學性能測試裝置，包括加載支架、可伸縮加載腔、加載球形頭、巖體、X1向作動器、X2向作動器、Y1向作動器、Y2向作動器、Z向作動器、加載平臺和裝置基座；加載支架安裝在裝置基座上，加載平臺安裝在裝置基座上；X1向作動器和X2向作動器位于加載平臺的兩側，且X1向作動器和X2向作動器均安裝在裝置基座上；Y1向作動器和Y2向作動器位于加載平臺的另兩側，且Y1向作動器和Y2向作動器均安裝在裝置基座上，加載支架中的水平加載橫梁底部設有可伸縮加載腔，可伸縮加載腔位于加載平臺上方，Z向作動器位于可伸縮加載腔的內部，加載球形頭安裝在可伸縮加載腔的底部。所述的加載腔裝有液壓油。所述的加載支架的豎直加載柱安裝在裝置基座上。一種真假三軸巖石力學性能測試方法，包括如下步驟：步驟一、設備布局；步驟二、放置巖體；步驟三、真三軸試驗；步驟四、假三軸試驗。所述步驟一中，X1向作動器、X2向作動器、Y1向作動器、Y2向作動器、Z向作動器均回歸原位。所述步驟二中，將待測試巖體放置于加載平臺的正中位置；與X1向作動器、X2向作動器、Y1向作動器、Y2向作動器的加載端頭部均保持相同的距離。所述步驟三中，可伸縮加載腔給Z向作動器加載Z向作用力，使Z向作動器前端的加載球形頭伸出，直至接觸到巖體樣品；待Z向作用力穩定后，同時施加X向與Y向作用力；改變X、Y、Z三個方向的作用力大小，進行加載。所述步驟四中，Z向作動器從可伸縮加載腔內部伸出，Z向作動器與加載平臺相接觸并固定連接；可伸縮加載腔加載Z向作用力，直至Z向作動器前端的加載球形頭接觸到巖體；待Z向作用力穩定后，將液壓加載油注入可伸縮加載腔內部，并注滿；改變Z向的作用力及圍壓的大小，進行加載。本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法，能夠通過電腦控制系統，獲得加載過程中，該巖體的力學基本特性參數；(2)本專利技術的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法，能夠模擬天然巖體的真實受力情況以及某特定情況下的受力情況；(3)本專利技術的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法，不僅操作方便、測量便捷，而且測量結果準確可靠；(4)本專利技術的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置及其方法，特別適合于巖石、混凝土類準脆性材料的滲透性能測試。附圖說明圖1為本專利技術所述一種真假三軸巖石力學性能測試裝置結構示意圖；圖2為本專利技術所述一種真假三軸巖石力學性能測試裝置側面示意圖及真三軸受力情況下的示意圖；圖3為本專利技術所述一種真假三軸巖石力學性能測試裝置在假三軸受力情況下的示意圖；圖中：1-加載支架、2-可伸縮加載腔、3-加載球形頭、4-巖體、5-X1向作動器、6-X2向作動器、7-Y1向作動器、8-Y2向作動器、9-Z向作動器、10-加載平臺、11-裝置基座、12-地基。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術的作進一步說明。如圖1和圖2所示，本專利技術的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置，包括加載支架1、可伸縮加載腔2、加載球形頭3、X1向作動器5、X2向作動器6、Y1向作動器7、Y2向作動器8、Z向作動器9、加載平臺10、裝置基座11、地基12。裝置基座11通過地腳螺栓水平固定安裝在地基12的正上方；加載支架1由水平加載橫梁與四根豎直加載柱組成，加載支架1四根豎直加載柱的底部通過連接螺栓固定安裝在裝置基座11上；加載平臺10通過連接螺栓安裝在裝置基座11頂部中心。如圖1所示，X1向作動器5、X2向作動器6位于加載平臺10的兩側，且X1向作動器5、X2向作動器6位于加載平臺10與加載支架1的豎直加載柱之間，X1向作動器5和X2向作動器6底部均通過連接螺栓安裝在裝置基座11上。如圖2所示，Y1向作動器7、Y2向作動器8位于加載平臺10的另兩側，且Y1向作動器7、Y2向作動器8位于加載平臺10與加載支架1的豎直加載柱之間，Y1向作動器7、Y2向作動器8底部均通過連接螺栓安裝在裝置基座11上。X1向作動器5、X2向作動器6、Y1向作動器7、Y2向作動器8用于水平方向的前、后、左、右四個方向的水平加載；巖體4安置在加載平臺10上；可伸縮加載腔2的頂部與加載支架1中的水平加載橫梁通過連接螺栓固定連接，并且可伸縮加載腔2位于巖體4的正上方；Z向作動器9位于可伸縮加載腔2的內部，用于豎直方向的垂直加載；加載球形頭3安裝在可伸縮加載腔2的底部，可實現對巖體4的加載。如圖3所示，可伸縮加載腔2在不同的測試狀態下，可實現加載腔體伸出或縮回的功能。加載支架1均采用不銹鋼材質。加載腔2裝有液壓油，可用于施加并分配給各個作動器。X1向作動器5、X2向作動器6、Y1向作動器7、Y2向作動器8、Z向作動器9可同時對巖體4施加作用力，亦可單獨從某個方向施加作用力，各個作動器彼此獨立工作，互不影響。本專利技術的一種真假三軸巖石力學性能測試方法，包括如下步驟：步驟1.設備布局如圖1、圖2所示，將X1向作動器5、X2向作動器6、Y1向作動器7、Y2向作動器8、Z向作動器9均回歸原位。Z向作動器9回歸原位狀態目的是將可伸縮加載腔2抬升足夠的高度，保證有足夠的操作空間，得以放置巖體4在加載平臺10上。步驟2.放置巖體4如圖1、圖2所示，將待測試巖體4放置于加載平臺10的正中位置，待測試巖體4與水平方向的作動器，也就是與X1向作動器5、X2向作動器6、Y1向作動器7、Y2向作動器8的加載端頭部均保持相同的距離。步驟3.真三軸試驗如圖1、圖2所示，可伸縮加載腔2中的Z向作動器9處于縮回狀態，即Z向作動器9位于可伸縮加載腔2內部；可伸縮加載腔2向Z向作動器9緩慢加載Z向作用力，Z向作動器9前端的加載球形頭3緩慢伸出，直至接觸到巖體4樣品；使Z向作用力施加至預定的一個較小的載荷值，保證巖體4處于穩定狀態；待Z向作用力穩定后，同時施加水平方向作用力，即X向與Y向作用力；通過位移加載模式，保證X本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種真假三軸巖石力學性能測試裝置，其特征在于：包括加載支架(1)、可伸縮加載腔(2)、加載球形頭(3)、巖體(4)、X1向作動器(5)、X2向作動器(6)、Y1向作動器(7)、Y2向作動器(8)、Z向作動器(9)、加載平臺(10)和裝置基座(11)；加載支架(1)安裝在裝置基座(11)上，加載平臺(10)安裝在裝置基座(11)上；X1向作動器(5)和X2向作動器(6)位于加載平臺(10)的兩側，且X1向作動器(5)和X2向作動器(6)均安裝在裝置基座(11)上；Y1向作動器(7)和Y2向作動器(8)位于加載平臺(10)的另兩側，且Y1向作動器(7)和Y2向作動器(8)均安裝在裝置基座(11)上，加載支架(1)中的水平加載橫梁底部設有可伸縮加載腔(2)，可伸縮加載腔(2)位于加載平臺(10)上方，Z向作動器(9)位于可伸縮加載腔(2)的內部，加載球形頭(3)安裝在可伸縮加載腔(2)的底部。
【技術特征摘要】
1.一種真假三軸巖石力學性能測試裝置，其特征在于：包括加載支架(1)、可伸縮加載腔(2)、加載球形頭(3)、巖體(4)、X1向作動器(5)、X2向作動器(6)、Y1向作動器(7)、Y2向作動器(8)、Z向作動器(9)、加載平臺(10)和裝置基座(11)；加載支架(1)安裝在裝置基座(11)上，加載平臺(10)安裝在裝置基座(11)上；X1向作動器(5)和X2向作動器(6)位于加載平臺(10)的兩側，且X1向作動器(5)和X2向作動器(6)均安裝在裝置基座(11)上；Y1向作動器(7)和Y2向作動器(8)位于加載平臺(10)的另兩側，且Y1向作動器(7)和Y2向作動器(8)均安裝在裝置基座(11)上，加載支架(1)中的水平加載橫梁底部設有可伸縮加載腔(2)，可伸縮加載腔(2)位于加載平臺(10)上方，Z向作動器(9)位于可伸縮加載腔(2)的內部，加載球形頭(3)安裝在可伸縮加載腔(2)的底部。2.根據權利要求1所述的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置，其特征在于：所述的加載腔(2)裝有液壓油。3.根據權利要求1所述的一種真假三軸巖石力學性能測試裝置，其特征在于：所述的加載支架(1)的豎直加載柱安裝在裝置基座(11)上。4.一種真假三軸巖石力學性能測試方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、設備布局；步驟二、放置巖體(4)；步驟三、真三...
【專利技術屬性】
技術研發人員：滿軻，蘇銳，王駒，
申請(專利權)人：核工業北京地質研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11
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