CN112284901A - 一种假三轴岩石试验机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种假三轴岩石试验机及其使用方法，该试验机包括：竖向加压装置、围压装置；其中，所述竖向加压装置包括顶板、底板和3根锚杆，所述3根锚杆竖向设置，所述锚杆上部通过螺母与顶板连接，所述锚杆下部通过螺母与底板连接；所述竖向加压装置用于将待测岩石试件固定在顶板与底板间；所述围压装置包括钢网、反向扣锁、转盘、转轴，所述钢网一端连接在所述转轴上，另一端穿过所述反向扣锁，用于贴合覆盖在所述岩石试件的测表面，所述转盘焊接在所述转轴的顶部。该试验机适用于圆柱形岩石试件假三轴试验，且结构设计简单、合理，操作使用便利，使得试验更快速和高效率。

Description

一种假三轴岩石试验机及其使用方法

技术领域

本发明属于建筑工程、公路桥梁及隧道工程中的实验室试验技术领域，具体涉及一种假三轴岩石试验机及其使用方法。

背景技术

在工程建设中，大多数工程施工过程中均会遇到岩体，而岩石则涉及到工程施工和工程运营阶段的稳定性、安全性等问题，因此在大多数工程建设中需要分析不同条件下岩石的力学特性，特别是三向围压作用下岩石的力学特性和破坏特征，这对工程施工和运营起到关键性作用。

在力学中，任何物体都受到来自X、Y、Z三个方向的力，分别叫做大主应力、中主应力和小主应力，用符号σ₁、σ₂、σ₃表示，而当前已有的岩石三向轴压试验设备均操作复杂、设备体型庞大、设备成本高、试验效率低和试验速度慢，这些问题严重影响了三轴试验的效率和试验成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种假三轴岩石试验机，该试验机适用于岩石试件假三轴实验，使岩石圆柱试件受到的三轴应力为σ₁＞σ₂＝σ₃。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种假三轴岩石试验机，包括：竖向加压装置、围压装置；其中，

所述竖向加压装置包括顶板、底板和3根锚杆，所述3根锚杆竖向设置，所述锚杆上部通过螺母与顶板连接，所述锚杆下部通过螺母与底板连接；所述竖向加压装置用于将待测岩石试件固定在顶板与底板间；

所述围压装置包括钢网、反向扣锁、转盘、转轴，所述钢网一端连接在所述转轴上，另一端穿过所述反向扣锁，用于贴合覆盖在所述岩石试件的测表面，所述转盘焊接在所述转轴的顶部。

进一步地，还包括支撑底座，所述支撑底座包括底座支撑腿和底座板，所述支撑腿一端与所述底座板固定连接，另一端通过螺母与所述底板固定连接。

进一步地，所述底板为钢底板，所述顶板为钢顶板。

进一步地，所述钢网为柔性高强度钢绞线编制而成的轻质薄片。

有鉴于此，本发明的目的之二在于提供一种使用上述试验机进行三轴应力试验的方法，

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种使用上述试验机进行三轴应力试验的方法，包括以下步骤：

将钢网紧密包裹待测岩石试件，并将所述待测岩石试件置于顶板与底板之间；

调节所述顶板与锚杆之间的螺母，使所述顶板向所述底板靠近，对所述待测岩石试件施加竖向力；

转动转盘，使转轴拉动钢网收缩，向所述待测岩石试件施加围压。

进一步地，所述待测岩石式样为圆柱形。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种假三轴岩石试验机及其使用方法，本发明假三轴岩石试验机适用于圆柱形岩石试件假三轴试验(σ₁＞σ₂＝σ₃)的试验机，该试验机结构设计简单、合理，操作使用便利，能够使岩石圆柱试件受到的三轴应力为σ₁＞σ₂＝σ₃，使得试验更快速和高效率。能够解决试验设备操作复杂、设备体型庞大、设备成本高、试验效率低等问题，能极大的提高试验工作的效率，降低成本与现有技术相比，具有操作使用方便、维护费用低、效率高和不易损坏、寿命周期长，可重复使用，具有重要的运用前景和实际意义，适宜推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一种假三轴岩石试验机的主视图；

图2为本发明一种假三轴岩石试验机的A-A简图；

图3为本发明一种假三轴岩石试验机的围压装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

参考图1-图3，本实施例中提供一种假三轴岩石试验机，包括：竖向加压装置、围压装置；其中，

竖向加压装置包括顶板112、底板213和3根锚杆111，参考图1，3根锚杆111竖向设置，锚杆上部通过螺,113a与顶板112连接，锚杆111下部通过螺母113b与底板213连接；

具体地，本实施例中的顶板112为钢顶板，底板213钢底板，在其他时候，也可选择其他金属或合金材质的顶板或底板；

再进一步地，顶板112与底板213的平面可以为多边形，如四边形、不规则多边形等，在一具体实施例中，顶板112与底板213的平面为类三角形状，3根锚杆111通过螺母固定在顶板112与底板213的周边三个角位置，竖向加压装置用于将待测岩石试件100固定在顶板112与底板213中间，且在三个锚杆111中间；即锚杆111、钢顶板112、钢底板213之间形成的试验平台，该实验平台用于放置待测岩石试件100，在其他平面图形中，只需要在底板213与顶板112以及锚杆连接、且锚杆111竖直放置时，顶板112与底板213的平面与水平面平行且稳定即可；

围压装置包括钢网311、反向扣锁312、转盘313、转轴314，参考图3，钢网为柔性高强度钢绞线编制而成的轻质薄片，钢网311一端连接在转轴314上，钢网311可以多圈围绕在转轴314上，以适用于各种大小的岩石试件，钢网311的另一端穿过反向扣锁312，该钢网311用于贴合覆盖在岩石试件100的侧表面，转盘313焊接在转轴314的顶部。

优选地，本发明的试验机还包括支撑底座，支撑底座用于支撑竖向加压装置，支撑底座包括底座支撑腿211和底座板212，支撑腿211一端与底座板212固定连接，另一端通过螺母113c与底板213固定连接；

本实施例中，支撑腿211可以连接在底板213上锚杆111连接位置的***，底座板212可以为多个，用于稳定支撑竖向加压装置；

本实施例中，竖向加压装置、围压装置、支撑底座之间均可以快速拆卸和组装。

实施例2

基于实施例1中的假三轴岩石试验机，本实施例中公开一种使用该假三轴岩石试验机进行三轴应力试验的方法，该方法包括以下步骤：

S1：将钢网紧密包裹待测岩石试件，并将待测岩石试件置于顶板与底板之间；

在使用前，选择合适的待测岩石式样，如圆柱形，然后用钢网紧密包裹待测岩石试件，然后将待测岩石试件置于锚杆、钢顶板112、钢底板之间；

S2：调节顶板与锚杆之间的螺母，使顶板向底板靠近，对待测岩石试件施加竖向力；

本实施例中，通过调节螺母连接顶板给岩石试件提供竖向压力，具体地，通过转动顶部螺母113a，底部螺母113b保持不变，使得顶板向底板213靠近，而产生竖向力，从而对试件施加相应的竖向力；

S3：转动转盘，使转轴拉动钢网收缩，向待测岩石试件施加围压。

本步骤中，需要对待测岩石施加围压，则转动转盘，使钢网收缩，从而对待测岩石试件施加围压。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种假三轴岩石试验机，其特征在于，包括：竖向加压装置、围压装置；其中，

所述竖向加压装置包括顶板、底板和3根锚杆，所述3根锚杆竖向设置，所述锚杆上部通过螺母与顶板连接，所述锚杆下部通过螺母与底板连接；所述竖向加压装置用于将待测岩石试件固定在顶板与底板间；

所述围压装置包括钢网、反向扣锁、转盘、转轴，所述钢网一端连接在所述转轴上，另一端穿过所述反向扣锁，用于贴合覆盖在所述岩石试件的测表面，所述转盘焊接在所述转轴的顶部。

2.根据权利要求1所述的试验机，其特征在于，还包括支撑底座，所述支撑底座包括底座支撑腿和底座板，所述支撑腿一端与所述底座板固定连接，另一端通过螺母与所述底板固定连接。

3.根据权利要求1所述的试验机，其特征在于，所述底板为钢底板，所述顶板为钢顶板。

4.根据权利要求1所述的试验机，其特征在于，所述钢网为柔性钢绞线编制而成的轻质薄片。

5.根据权利要求2所述的试验机，其特征在于，所述竖向加压装置、所述围压装置、所述支撑底座之间可拆卸连接。

6.一种使用如权利要求1-5任一项所述试验机进行三轴应力试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将钢网紧密包裹待测岩石试件，并将所述待测岩石试件置于顶板与底板之间；

调节所述顶板与锚杆之间的螺母，使所述顶板向所述底板靠近，对所述待测岩石试件施加竖向力；

转动转盘，使转轴拉动钢网收缩，向所述待测岩石试件施加围压。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待测岩石式样为圆柱形。

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