一種用于巖土流變試驗的壓力室制造技術

一種用于巖土流變試驗的壓力室，包括軸向壓力室與環形壓力室，所述軸向壓力室包括依次層疊設置的上壓力室、試件室與下壓力室，所述試件室內裝有巖土試件，所述環形壓力室、上壓力室與下壓力室中均輸入壓力可調的油液，所述環形壓力室環繞在所述軸向壓力室徑向周圍，所述軸向壓力室由一彈性護套的內部空間構成。本發明專利技術采用彈性護套將壓力室中的環形壓力室與軸向壓力室隔離開來，使得壓力室中的巖土試件的軸向壓力與徑向壓力絕對隔離，從而使得該試件室中的巖土試件承受的軸向壓力與徑向壓力之間相互獨立。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于巖土流變試驗的壓力室。
技術介紹
巖土流變特性主要包括蠕變特性與力松弛特性，研究巖土流變特性，對于巖土工程質量控制、安全運行和軟巖支護以及巖土力學研究十分重要，特別是對深部巖土工程和巖土力學更為重要。對巖土流變特性的研究主要集中在研究巖土破壞機理，以促進對于巖土工程質量控制、安全運行和軟巖支護水平的提高。目前，對巖土流變的試驗主要采用三軸流變儀，該流變儀可對巖土的徑向與軸向施加壓力，但是徑向壓力與軸向壓力之間相互干涉，因此軸向壓力與徑向壓力不能獨立。在巖土實際破壞過程中，巖土張拉及剪向應力是巖土破壞的主要原因，巖土張拉過程中，軸向受力小于徑向受力，而現在的三軸流變儀只能實現巖土試件的軸向受力大于徑向受力，因為用傳統三軸流變儀做三軸試驗時，整個試件承受壓力室內部的工作油壓力(習慣稱之為靜水壓-《阿基米德定律》)，試件軸向壓力除了軸向加載系統施加的壓力外還包括壓力室內部壓力，當軸向加載系統壓力為零時，試件軸向仍承受壓力室內部的工作油壓力，無法實現試件的徑向壓力大于軸向壓力，因此無法模擬巖土張拉時承受的應力場，這就使得巖土流變試驗結果的參考價值大打折扣。另外，巖土蠕變試驗每組試驗至少需要5個試件，每個試件試驗少則幾十個小時，多則數百甚至上千個小時，一組試驗做完往往需要數月，不僅延誤工程需要數據的取得，而且消耗相當大的人力和財力。使用多套試驗設備同時進行試驗，雖然可以降低試驗完成的周期，但每套試驗設備都需要配備供油系統、動力系統及試驗臺，這些都需要很高的制造成本，從而大大提高了巖土流變試驗的成本，且極大地浪費能源，既不經濟也不環保。專利技術內容針對現有技術中存在的問題，本專利技術的目的是提供一種可模擬諸如巖土張拉等多種情況下承受的應力場的巖土流變試驗設備。為實現上述目的，本專利技術的技術方案如下一種用于巖土流變試驗的壓力室，包括軸向壓力室與環形壓力室，所述軸向壓力室包括依次層疊設置的上壓力室、試件室與下壓力室，所述試件室內裝有巖土試件，所述環形壓力室、上壓力室與下壓力室中均輸入壓力可調的油液，所述環形壓力室環繞在所述軸向壓力室徑向周圍，所述軸向壓力室由一彈性護套的內部空間構成。進一步，所述彈性護套為耐高溫高壓的氟橡膠材料。進一步，所述彈性護套包括套體、上安裝面與下安裝面，所述套體為環形，所述上安裝面與下安裝面分別位于所述套體的兩個端面，且垂直于所述套體中心線的外表面為平面。 進一步，所述上安裝面的外側還連接有向下延伸的上外環，所述下安裝面的外側還連接有向上延伸的下外環。進一步，所述環形壓力室內還設置有用于給所述環形壓力室內油液加熱的加熱套。本專利技術的有益效果在于，本專利技術與現有技術相比，本專利技術采用彈性護套將壓力室中的環形壓力室與軸向壓力室隔離開來，使得壓力室中的巖土試件的軸向壓力與徑向壓力絕對隔離，從而使得該試件室中的巖土試件承受的軸向壓力與徑向壓力之間相互獨立，可以通過各自施加壓力，實現巖土試件的徑向壓力與軸向壓力之間不同數值對比，以模擬巖土張拉等多種不同情況下的應力場，從而使得巖土流變試驗應用場合更加廣泛，試驗結果的參考價值更大，可大大提高巖土流變試驗的應用水平。附圖說明下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明圖I為本專利技術一種用于巖土流變試驗的壓力室結構示意圖；圖2為本專利技術一種用于巖土流變試驗的壓力室中彈性護套結構示意圖；圖3為本專利技術一種用于巖土流變試驗的壓力室在試驗臺上的使用狀態示意圖；圖4為本專利技術一種用于巖土流變試驗的壓力室進行流變試驗的工作原理示意圖；圖5為本專利技術一種用于巖土流變試驗的壓力室的試驗設備整體結構示意圖。具體實施例方式體現本專利技術特征與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本專利技術能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本專利技術的范圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本專利技術。巖土流變試驗方法是通過對設置于壓力室中的巖土試件進行施壓以模擬巖土不同的應力場環境，再通過檢測巖土試件在上述環境下的變化參數以對實際巖土在不同應力場環境下的變化情況作出評價。本專利技術中，位于壓力室中的巖土試件的軸向壓力與徑向壓力絕對隔離，從而使得該軸向壓力與徑向壓力之間相互獨立。在巖土試件承受的徑向壓力大于軸向壓力時，可用于模擬實際巖土承受張拉時的應力場。巖土試件的變化參數包括應力、應變、側壓及溫度，其中應變包括軸向應變與徑向應變。另外，還可通過壓力室對巖土試件進行加熱，以模擬實際巖土的不同溫度環境。再者，為節約試驗時間，巖土試件與壓力室數量相同，均為2個以上，且各巖土試件同時進行試驗。在本實施例中，巖土試件與壓力室數量均為5個。圖I所示為本實施例中壓力室I的結構。壓力室I包括軸向壓力室12和環形壓力室13。軸向壓力室12包括上壓力室121、試件室120和下壓力室122。本實施例中，巖土試件8可選用煤礦或其他礦山軟巖等地質材料，巖土試件8裝在試件室120內。環形壓力室13為密封油囊，油囊中填充壓力可調的油液，上壓力室121與下壓力室122均為墊塊，通過油液調節壓力。其中，環形壓力室13為環狀柱體，環繞在軸向壓力室12徑向周圍。如圖4所示，環形壓力室13連通供能系統5，由供能系統5向環形壓力室13提供壓力油液，對裝在試件室120內的巖土試件8進 行徑向施壓，油液壓力范圍為0-60MPa，可進行加壓、卸壓、保壓和重置，最大徑向變形量為10毫米。上壓力室121壓靠在試件室120上部，下壓力室122頂靠在試件室120下部，上壓力室121與下壓力室122均連通供能系統5，由供能系統5提供壓力油液，共同對裝在試件室120內的巖土試件8進行軸向施壓。本實施例中，軸向力最大可達到600KN，最大位移量為200毫米。本實施例中，一彈性護套11的內部空間構成軸向壓力室12。彈性護套11結構如圖2所示，套體110為環形結構，套體110上下兩端徑向向外延伸，分別形成上安裝面111與下安裝面112，上安裝面111與下安裝面112上垂直于套體110的外表面為平面，以方便進行固定安裝。彈性護套11采用氟橡膠材料，具有耐高壓、高溫的作用。彈性護套11將試件室120中的巖土試件8的軸向壓力與徑向壓力分隔開來，使得巖土試件8的軸向壓力與徑向壓力各自獨立設置，既可以軸向壓力大于等于徑向壓力，也可軸向壓力小于徑向壓力。在施加徑向壓力的同時，軸向壓力可變小，甚至為零，可模擬巖土的張拉情況，研究巖土在承受張拉時隨時間變化的各項參數變化，直至破壞。上安裝面111與下安裝面112的外側延伸有相對的軸向外環邊，分別為上外環113與下外環114，上外環113與下外環114可輔助上安裝面111與下安裝面112進行安裝，還可提高套體110強度。巖土試件8裝在彈性護套11內，軸向壓力室I內被巖土試件8占據的空間為試件室120。上墊塊123的下端密封地伸入彈性護套11頂部內，從而在上墊塊123的下端面與巖土試件8的上端面之間形成一密封的空間，該空間為上壓力室121，上壓力室121的液壓管路穿過上墊塊123。下墊塊124的上端密封地伸入彈性護套11底部內，從而在下墊塊124的上端面與巖土試件8的下端面之間形成一密封的空間，該空間為下壓力室122，下壓力室122的液壓管路穿過下墊塊124。環形壓力室13形成在上端蓋131、下端蓋本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于巖土流變試驗的壓力室，包括軸向壓力室與環形壓力室，所述軸向壓力室包括依次層疊設置的上壓力室、試件室與下壓力室，所述試件室內裝有巖土試件，所述環形壓力室、上壓力室與下壓力室中均輸入壓力可調的油液，所述環形壓力室環繞在所述軸向壓力室徑向周圍，其特征在于，所述軸向壓力室由一彈性護套的內部空間構成。2.如權利要求I所述的用于巖土流變試驗的壓力室，其特征在于，所述彈性護套為耐高溫高壓的氟橡膠材料。3.如權利要求2所述的用于巖土流變試驗的壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何滿潮，趙健，王炯，
申請(專利權)人：中國礦業大學北京，
類型：發明
國別省市：