【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及巖體力學加載領域，具體涉及一種三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置。
技術介紹
1、隨著國家重點工程向西部邁進，越來越多的工程活動不得不途徑或者穿越活動斷裂帶，這對工程建設以及后期的運維提出了新的挑戰，并且近場強震具有三向動力特性對工程巖體動力特性有著不可忽視的影響。受地質活動、風化侵蝕等作用，靠近地表層的巖體往往結構面發育，裂隙橫生。巖體裂隙作為巖體內常見的破裂面或裂紋，其形成受地質構造變形、成巖作用、變質歷史、水文作用以及生物作用等多種復雜因素的影響。頻繁地震擾動下，裂隙巖體失穩破壞經常引起落石、崩塌及滑坡等地質災害，給人民生命財產和基礎設施運營安全造成嚴重威脅。為了防治這類安全隱患，展開三向復雜應力條件下動態載荷結構面剪切試驗十分重要。
2、剪切試驗裝置是實驗室研究巖石結構面剪切力學特性，揭示結構面損傷破壞機制和失穩滑移機制的關鍵技術設備。現有的巖體及結構面剪切試驗裝置存在以下的不足，首先，現存的巖體及結構面剪切試驗設備普遍適用于準靜態力學響應特征，對于三向動態加載無法實現三個方向動態獨立控制，因此不能模擬深部地下工程巖體結構面多向復雜應力條件及復雜邊界條件演化特征。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，通過控制模塊實時協調控制法向、橫向及縱向加載油缸在匹配方向提供的加載動力，實現了三向獨立靜動態加載。
2、本專利技術采取如下技術方案實現上述目的，本專利技術提供一種三
3、第一伺服閥、第二伺服閥及第三伺服閥分別根據控制模塊的指令調節x向、法向及y向的加載控制速率，第一控制器、第二控制器及第三控制器分別根據傳感器反饋的數據調節對應的第一伺服閥、第二伺服閥及第三伺服閥，進而控制x向油缸、法向油缸及y向油缸的加載，法向油缸作用于剪切盒壓頭提供法向作用力，x向油缸作用于剪切盒x向壓頭再傳遞給下剪切盒，y向油缸作用于剪切盒y向壓頭再傳遞給上剪切盒，實現三向獨立靜態與動態加載。
4、進一步的是，該裝置還包括導軌模塊，所述導軌模塊包括反力備帽、反力拉桿、剪切托板、滾排、滾珠條、直線導軌及絲杠帶動模塊，絲杠帶動模塊通過帶動剪切托板在直線導軌上活動，用反力備帽將反力拉桿備安裝在剪切托板和水平x向動態支架上，當x向油缸對剪切盒施加力時反力拉桿可以通過剪切托板限制下剪切盒隨x向剪切力。
5、進一步的是，該裝置還包括水平反力模塊，所述水平反力模塊安裝至上橫梁以及水平y向動態支架的交接處，通過頂住軸向壓頭限制因y向油缸對剪切盒施加力時上剪盒沿y向移動。
6、進一步的是，該裝置還包括四個油泵，所述四個油泵作為加載動力源，其中兩個油泵為法向油缸提供法向加載動力，另外兩個油泵分別為x向和y向油缸提供剪切動力。
7、進一步的是，該裝置還包括與法向、x向、y向三個加載方向匹配的液壓管路及溢流閥，通過溢流閥控制液壓管路壓力大小。
8、本專利技術的有益效果為：
9、本專利技術相較于現有技術，本專利技術的裝置可以通過對法向、橫向及縱向油缸進行靜態或動態獨立加載，伺服閥根據控制系統發出的指令調節不同加載方向的控制速率，控制器根據力、位移及變形傳感器反饋的數據調節伺服閥進而控制的油缸的加卸載，實現三向獨立靜動態加載，模擬在深部地下工程巖體結構面多向復雜應力條件及復雜邊界條件演化特征。
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1.一種三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，包括：框架、水平X向動態支架、水平Y向動態支架、法向油缸、X向油缸、Y向油缸、第一伺服閥、第二伺服閥、第三伺服閥、第一控制器、第二控制器、第三控制器、傳感器、剪切盒以及控制模塊，所述剪切盒包括上剪切盒與下剪切盒，水平X向動態支架與水平Y向動態支架安裝在框架支座的立柱上，法向油缸安裝在框架的上橫梁，X向油缸安裝在水平X向動態支架，Y向油缸安裝在水平Y向動態支架，第一伺服閥分別與X向油缸及第一控制器連接，第二伺服閥分別與法向油缸及第二控制器連接，第三伺服閥分別與Y向油缸及第三控制器連接；
2.根據權利要求1所述的三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，該裝置還包括導軌模塊，所述導軌模塊包括反力備帽、反力拉桿、剪切托板、底部滾排擋柱、底部滾排擋塊、滾針、第一擋板、第二擋板、直線導軌及絲杠帶動模塊，底部滾排擋柱和底部滾排擋塊通過首尾相連形成矩形空間，在矩形空間內均勻布置滾針，并在首尾分別布置第一擋板和第二擋板以限制位移，絲杠帶動模塊通過帶動剪切托板在直線導軌上活動，用反力備帽將反力拉桿備安裝在剪切托板和水
3.根據權利要求1所述的三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，該裝置還包括水平反力模塊，所述水平反力模塊安裝至上橫梁以及水平Y向動態支架的交接處，通過頂住軸向壓頭限制因Y向油缸對剪切盒施加力時上剪盒沿Y向移動。
4.根據權利要求1所述的三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，該裝置還包括四個油泵，所述四個油泵作為加載動力源，其中兩個油泵為法向油缸提供法向加載動力，另外兩個油泵分別為X向和Y向油缸提供剪切動力。
5.根據權利要求1所述的三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，該裝置還包括與法向、X向、Y向三個加載方向匹配的液壓管路及溢流閥，通過溢流閥控制液壓管路壓力大小。
...【技術特征摘要】
1.一種三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，包括：框架、水平x向動態支架、水平y向動態支架、法向油缸、x向油缸、y向油缸、第一伺服閥、第二伺服閥、第三伺服閥、第一控制器、第二控制器、第三控制器、傳感器、剪切盒以及控制模塊，所述剪切盒包括上剪切盒與下剪切盒，水平x向動態支架與水平y向動態支架安裝在框架支座的立柱上，法向油缸安裝在框架的上橫梁，x向油缸安裝在水平x向動態支架，y向油缸安裝在水平y向動態支架，第一伺服閥分別與x向油缸及第一控制器連接，第二伺服閥分別與法向油缸及第二控制器連接，第三伺服閥分別與y向油缸及第三控制器連接；
2.根據權利要求1所述的三向獨立動態伺服控制的巖體力學加載裝置，其特征在于，該裝置還包括導軌模塊，所述導軌模塊包括反力備帽、反力拉桿、剪切托板、底部滾排擋柱、底部滾排擋塊、滾針、第一擋板、第二擋板、直線導軌及絲杠帶動模塊，底部滾排擋柱和底部滾排擋塊通過首尾相連形成矩形空間，在矩形空間內均勻布置滾針，并在首...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余鵬程，龍雨坤，朱輝，張迎賓，劉灝國，李杰，劉夢哲，朱科宇，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：
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