CN114624099A - 一种多功能岩土压缩试验***及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能岩土压缩试验***及其测试方法，该方法在现有技术和方法的基础上，在进行压缩试验时，仅需将本发明***提前装设于试验机上，然后将岩土试样装设在加载平台上，最后根据预先设计好的加载方式和路径开展压缩试验即可，结构简单，容易实现；采用本发明提供的一种多功能岩土压缩试验***，能够同时实现偏压加载、减小端部效应、改变加载过程中岩石试样的孔隙水压力和含水率，使得试验工况更贴近工程实际，试验目的更具有针对性，试验结果更具有参考价值。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程室内试验技术领域，具体涉及一种多功能岩土压缩试验***及其测试方法。
背景技术
目前有关岩土力学试验设备主要包括单轴压缩试验***、常规三轴压缩试验***、真三轴加载试验***和相似模拟试验方法等。在实际岩土工程中，很多岩土结构，比如隧道、巷道和硐室等总是处于偏压应力状态，现有试验设备还不具有施加偏压荷载的功能。并且，现有试验设备很难克服端部效应对试验结果的影响，尽管在试验过程中通过在试样端部涂抹凡士林或黄油等润滑油来减小端部效应的影响，但端部效应的影响仍然较显著。此外，实际岩土工程中水对岩土体的影响非常大，目前的试验设备不能实现在加载过程中改变岩土材料的含水率和孔隙水压力，这与实际工况差异较大。因此，采用现有岩土力学试验设备及方法开展岩土力学试验获得的试验结果与实际岩土工程结构受力状态差异较大，不能真实地反映实际岩土材料的结构受力特征。可以总结出现有岩土材料试验设备存在以下不足：(1)不具备施加偏压荷载；(2)不能较好地克服端部效应对试验结果的影响；(3)不能改变加载过程中岩土试样的含水率和孔隙水压。基于现有岩土力学试验设备及方法存在的不足，亟待给出一种既能够考虑偏压或不均匀应力状态又能够较好地克服端部效应影响，而且能改变加载过程中岩土试样含水率和孔隙水压的岩土材料力学试验的试验***。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能岩土压缩试验***及其测试方法，旨在实现岩土材料在压缩条件下的偏压或不均匀加载条件、减弱端部效应影响、改变加载过程中岩土试样的含水率和孔隙水压力，能够实现：(1)施加偏压荷载；(2)较好地克服端部效应对试验结果的影响；(3)改变加载过程中岩土试样的含水率和孔隙水压。
本发明的目的是提供一种多功能岩土压缩试验***，其包括有上压***、注水***和下压***；其中：
上压***由上压板和若干组偏压弹簧组件组成；每组偏压弹簧组件包括2块弹簧上压头，2根偏压弹簧和2块弹簧下压头；2块弹簧上压头的结构完全一致，弹簧上压头的顶部开设有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴；偏压弹簧分别为左偏压弹簧和右偏压弹簧，偏压弹簧活动连接在弹簧上压头和弹簧下压头之间；弹簧下压头分别为左弹簧下压头和右弹簧下压头，左偏压弹簧下压头开设有导向孔，右偏压弹簧下压头设有与左偏压弹簧下压头导向孔相匹配的导向杆；左偏压弹簧下压头的下部开设有注水孔、储水腔和渗水孔；右偏压弹簧下压头的下部也设有注水孔、储水腔和渗水孔，右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管；上压板下面设有若干限位梁和若干上压板滚动槽，限位梁能够防止连接于偏压弹簧组件中的弹簧上压头脱离上压板，上压板滚动槽能够满足弹簧上压头在槽内左右移动；
注水***包括有水泵、压力计、流量计和若干根注水管，水泵与注水管相连，水泵的出水口上安装有压力计和流量计；注水管的出水口与弹簧下压头的注水孔相连；
下压***由下压板以及若干组下压头组成，每组下压头由左下压头和右下压头组成，左下压头开设有导向孔，右下压头设有与左下压头导向孔相匹配的导向杆；左下压头和右下压头下部都开设有有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，下压板上部若干设有限位梁和若干下压板滚动槽；限位梁能够防止连接于下压头脱离下压板，下压板滚动槽能够满足下压头在槽内左右移动；
测试时，下压***和下压***之间放置待测的岩石样品，注水***控制测试时的含水量。
所述若干组偏压弹簧组件，每组弹簧组件内的两根偏压弹簧其弹性系数是相同的，假设弹簧的组数为n，弹簧的弹性系数由大到小依次为k1，k2，……，kn，即k1>k2>……>kn，弹簧的弹性系数、长度和直径可根据试验需求确定，对于土力学试验，可取较小弹性系数的弹簧，对于岩石力学试验，可取较大弹性系数的弹簧。
所述偏压弹簧的两端通过螺纹连接分别与弹簧上压头和弹簧下压头通过螺纹连接。
所述的右偏压弹簧下压头上的导向杆上开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴；
所述的右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管上也开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，而且左偏压弹簧下压头的储水腔为对应滑动管的位置，储水腔内设置有限位环，限制滑动管的完全脱离储水腔。
所述的注水***还包括有多头接头，水泵通过多头接头与注水管连接。
所述采用的上压板和下压板为高强度的精钢制成，假设长方体结构压板的长度设为L，长度等于试样的长度，宽度略大于试样的宽度，根据强度要求，厚度只要大于10cm即可满足强度要求，所有压板的一侧设有n个用于连接不同强度的弹簧的均匀分布的连接扣，压板可将n个不同强度的弹簧组件连接为一个整体结构的弹簧***，压板与连接弹簧面相对的一面为加载面，可直接与压力机的压头无缝接触。
所述的偏压弹簧上下压头为高强度的精钢制成，也为长方体结构，假设不同强度弹簧压头的长度为l＝l1＝l2＝……＝ln，且每个压头的长度l＝L/n，总长度为L＝l1+l2+……+ln，偏压弹簧下压头的一侧设有1个用于连接弹簧的连接扣，与连接扣所在的面相对的另一面为直接加载于岩土试样的面。
所述的右下压头的导向杆上开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴。
所述的多功能岩土压缩试验***的测试方法，包括以下步骤：
1)将多功能岩土压缩试验***安装于材料压缩机上，即上压板与材料压缩机的上压头直接接触，下压板与材料压缩机的下压头直接接触；将待测样品置于上压***与下压***之间；
2)测试时，通过材料压缩机向上下压板恒定荷载F，使多功能岩土压缩试验***在待测试样上产生偏压荷载，并通过注水***控制加载过程中的含水率和孔隙水压力；进行测试；测试完毕后获得测试数据。
所述步骤1)中，在单轴压缩试验中，需要多功能岩土压缩试验***，在双轴和三轴压缩试验中分别需要两套和多功能岩土压缩试验***。
本发明的有益效果：本发明提供的一种多功能岩土压缩试验***，在现有技术和方法的基础上，在进行压缩试验时，仅需将本发明***提前装设于试验机上，然后将岩土试样装设在加载平台上，最后根据预先设计好的加载方式和路径开展压缩试验即可，结构简单，容易实现；采用本发明提供的一种多功能岩土压缩试验***，能够同时实现偏压加载、减小端部效应、改变加载过程中岩石试样的孔隙水压力和含水率，使得试验工况更贴近工程实际，试验目的更具有针对性，试验结果更具有参考价值。
附图说明
图1为本发明中提供的一种多功能岩土偏压加载试验***结构示意图；
图2实施例1中弹簧上压头的结构示意图；
图3实施例1中左弹簧下压头的结构示意图；
图4实施例1中右弹簧下压头的结构示意图；
图5实施例1中滑动管的局部放大图；
图6实施例1中上压板的结构示意图；
图7实施例1中左下压头的结构示意图；
图8实施例1中右下压头的结构示意图。
图示说明：1、竖向荷载；2、上压板；3、上压板滚动槽；4、上压板限位梁；5、弹簧上压头；6、弹簧上压头凹槽；7、弹簧上压头滚轴槽；8、弹簧上压头滚轴；9、左偏压弹簧；10、右偏压弹簧；11、右偏压弹簧下压头；12、右偏压弹簧下压头储水腔；13、右偏压弹簧下压头渗水孔；14、右偏压弹簧下压头注水孔；15、右偏压弹簧下压头滑动管；16、滑动管滚轴槽；17、滑动管滚轴；18、导向杆；19、导向杆滚轴槽；20、导向杆滚轴；21、左偏压弹簧下压头；22、左偏压弹簧下压头注水孔24、左偏压弹簧下压头导向孔；25、左偏压弹簧下压头限位环；26、岩石试样；27、右下压头；28、右下压头滚动槽；29、右下压头滚轴槽；30、右下压头滚轴；31、右下压头导向杆；32、右下压头导向杆滚轴槽；33、右下压头导向杆滚轴；34、左下压头；35、左下压头导向孔；36、左下压头滚动槽；37、左下压头滚轴槽；38、左下压头滚轴；39、下压板；40、下压板滚动槽；41、下压板限位梁；42、水泵；43、流量计；44、压力计；45、多头接头；46、注水管。
具体实施方式
实施例1
本发明中的多功能岩土压缩试验***的结构示意图如图1所示；由上压***、注水***和下压***组成；
上压***由上压板2和若干组偏压弹簧组件构成，每组偏压弹簧组件包括2块弹簧上压头5，2根偏压弹簧和2块弹簧下压头。2块弹簧上压头5的结构完全一致，具体如图2所示，弹簧上压头5的的顶部开设有，弹簧上压头凹槽6，，弹簧上压头凹槽6内有开设有若干个弹簧上压头滚轴槽7，弹簧上压头滚轴槽7内安装有弹簧上压头滚轴8；偏压弹簧分别为左偏压弹簧9和右偏压弹簧10，偏压弹簧通过螺纹连接在弹簧上压头5下部和弹簧下压头的上部。弹簧下压头分别为左弹簧下压头21和右弹簧下压头11，具体结构可见图3～5；左偏压弹簧下压头21上开设有导向孔24，右偏压弹簧下压头11设有与左偏压弹簧下压头21导向孔24相匹配的导向杆18；右偏压弹簧下压头11上的导向杆18上开设有半圆形的导向杆滚轴槽19，导向杆滚轴槽19内安装有导向杆滚轴20；左偏压弹簧下压头21的下部开设有左偏压弹簧下压头注水孔22、左偏压弹簧下压头储水腔23和渗水孔13；右偏压弹簧下压头11的下部也设有右偏压弹簧下压头注水孔14、右偏压弹簧下压头储水腔12和渗水孔13，右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管17；滑动管17上也开设有半圆形的滑动管滚轴槽16，滚轴槽内安装有滚轴，而且左偏压弹簧下压头的储水腔23为对应滑动管17的位置，储水腔内设置有限位环25，限制滑动管17的完全脱离储水腔23。
上压板2的结构可见图6，其下面设有若干上压板限位梁4和若干上压板滚动槽3，上压板限位梁4能够防止连接于偏压弹簧组件中的弹簧上压头5脱离上压板，上压板滚动槽3能够满足弹簧上压头5在槽内左右移动；
在上压***中，若干组偏压弹簧组件，每组弹簧组件内的两根偏压弹簧其弹性系数是相同的，假设弹簧的组数为n，弹簧的弹性系数由大到小依次为k1，k2，……，kn，即k1>k2>……>kn，弹簧的弹性系数、长度和直径可根据试验需求确定，对于土力学试验，可取较小弹性系数的弹簧，对于岩石力学试验，可取较大弹性系数的弹簧。
注水***包括有水泵42、压力计44、流量计43和若干根注水管46，多头接头45，水泵42通过多头接头45与注水管46相连，水泵42的出水口上安装有压力计44和流量计43；注水管43的出水口与弹簧下压头的注水孔14和弹簧上压头的注水孔22相连。
下压***由下压板39以及若干组下压头组成，具体可见图7～8；每组下压头由左下压头34和右下压头27组成，左下压头34开设有左下压头导向孔35，右下压头34设有与左下压头导向孔35相匹配的右下压头导向杆34；左下压头34和右下压头37下部都开设有有凹槽，凹槽内有开设有若干个右下压头滚动槽29，右下压头滚动槽29内安装有右下压头滚轴30，下压板39上部若干设有下压板限位梁41和若干下压板滚动槽40；下压板限位梁41能够防止连接于下压头脱离下压板39，下压板滚动槽能够满足下压头在槽内左右移动。
上压板2和下压板39为高强度的精钢制成，假设长方体结构压板的长度设为L，长度等于试样的长度，宽度略大于试样的宽度，根据强度要求，厚度只要大于10cm即可满足强度要求，压板的一侧设有n个用于连接不同强度的弹簧的均匀分布的连接扣，压板可将n个不同强度的弹簧组合为一个整体结构的弹簧***，与连接弹簧面相对的一面为加载面，可直接与压力机的压头无缝接触。
所有的压头为高强度的精钢制成，也为长方体结构，假设不同强度弹簧压头的长度为l＝l1＝l2＝……＝ln，且每个压头的长度l＝L/n，总长度为L＝l1+l2+……+ln，压头的一侧设有1个用于连接弹簧的连接扣，与连接扣所在的面相对的另一面为直接加载于岩土试样的面。
压板与压头上的连接扣具有相同结构，可将不同弹性系数的弹簧与压板和压头稳定连接。
实施例2
如图1所示，本实施例提供的一种多功能岩土偏压加载试验***，用于对岩石试样26进行偏压加载试验，具体包括：
步骤1、首先将的一种多功能岩土偏压加载试验***安装于材料力学试验机上；
步骤2、将岩石试样26装设于材料力学试验机与多功能岩土偏压加载试验***上下压头之间；
步骤3、根据试验需要，通过材料力学试验机向岩石试样26施加一恒定荷载F，假设岩石试样26在恒定荷载F作用下偏压弹簧***被压缩变形量为s；
步骤4、在测试过程中，左偏压弹簧9和右偏压弹簧10通过左偏压弹簧下压头21和右偏压弹簧下压头11传递到岩石试样26的力为：Fi＝kis(i＝1，2，3，……，n)，Fi表示第i组偏压弹簧施加在岩石试样26上的力，ki表示第i组偏压弹簧的弹性系数，s表示偏压弹簧***在恒定荷载F作用下被压缩变形量，i表示偏压弹簧编号，从左到右依次为1，2，3，……，n，由于每组偏压弹簧的弹性系数不同，那么由不同弹性系数的偏压弹簧组的左偏压弹簧9和右偏压弹簧10通过左偏压弹簧下压头21和右偏压弹簧下压头11传递到岩石试样26的力是不同的，当不同弹性系数的偏压弹簧组的排列为从左到右依次随弹性系数呈递减或递增排列时，即可实现材料力学试验机向岩石试样26施加偏压荷载；
步骤5、当材料力学试验机施加的荷载F达到岩石试样26发生明显变形时的荷载时，岩石试样26发生显著横向(水平方向)膨胀变形，岩石试样26发生横向膨胀变形时，与岩石试样接触的左偏压弹簧下压头21与右偏压弹簧下压头11也发生横向移动，左偏压弹簧下压头21与右偏压弹簧下压头11横向移动的方向由近及远，右下压头27和左下压头34同样发生横向移动，右下压头27和左下压头34同样发生横向移动的方向同样由近及远，即左偏压弹簧下压头21向左移动，右偏压弹簧下压头11向右移动，右下压头27向右移动，左下压头34向左移动。为了实现左偏压弹簧下压头21和右偏压弹簧下压头11、右下压头27和左下压头34更容易与岩石试样26横向膨胀变形时同步移动，在右偏压弹簧下压头11和右下压头27上分别布设了右偏压弹簧下压头导向杆18和右下压头导向杆31，并且在右偏压弹簧下压头导向杆18和右下压头导向杆31上开设了右偏压弹簧下压头导向杆滚轴槽19和右下压头导向杆滚轴槽32，并在右偏压弹簧下压头导向杆滚轴槽19和右下压头导向杆滚轴槽32内装设了右偏压弹簧下压头导向杆滚轴20和右下压头导向杆滚轴33。同时，在左偏压弹簧下压头21上开设了刚好能嵌入装设有右偏压弹簧下压头导向杆滚轴20的右偏压弹簧下压头导向杆18的左偏压弹簧下压头导向孔24，左偏压弹簧下压头21和右偏压弹簧下压头11发生相对移动时，装设在右偏压弹簧下压头导向杆滚轴20能在较大程度上减小左偏压弹簧下压头21和右偏压弹簧下压头11之间的摩擦力。同理，右下压头27和左下压头34的结构和原理与左偏压弹簧下压头21和右偏压弹簧下压头11的结构和原理类似，不再赘述。在弹簧上压头5与上压板2接触的一侧也留设有弹簧上压头凹槽6，并在弹簧上压头凹槽6内留设有用于装设弹簧上压头滚轴8的弹簧上压头滚轴槽7，当左偏压弹簧9和右偏压弹簧10发生水平移动时，弹簧上压头5也能够同步移动，弹簧上压头滚轴8能够减小弹簧上压头5和上压板2发生相对移动时的阻力。在右下压头27和左下压头34与下压板39接触的一侧的结构和原理与弹簧上压头5与上压板2接触的一侧的结构和原理相同，不再赘述。在上压板2的下侧留设有上压板滚动槽3和上压板限位梁4，能够满足弹簧上压头5的左右自由移动且防止脱离上压板2，下压板39的结构和原理与上压板2的结构和原理相同，不再赘述。通过上述方案即可实现在较大程度上减小端部效应对试验结果的影响。
步骤6、在材料力学试验机向岩石试样26施加荷载F时，通过水泵42经流量计43、压力计44、多头接头45和注水管46向右偏压弹簧下压头11和左偏压弹簧下压头21分别留设的右偏压弹簧下压头储水腔12和左偏压弹簧下压头储水腔23注入水，注入右偏压弹簧下压头储水腔12和左偏压弹簧下压头储水腔23的水通过在右偏压弹簧下压头11和左偏压弹簧下压头21留设的偏压弹簧下压头注水孔14渗入岩石试样26，通过控制流量计43和压力计44即可实现岩石试样26在加载过程中的含水率和孔隙水压力。
步骤7、待试验结束后整理试验仪器设备；
步骤8、处理试验数据并进行结果分析。
同时，本发明提供的一种多功能岩土偏压加载试验***可扩展双轴和三轴偏压荷载试验，并且通过调整不同弹性系数的弹簧排列次序可实现更多复杂偏压荷载条件下的压缩荷载试验。
综上所述，本发明提供的一种多功能岩土偏压加载试验***，具有施加偏压荷载、减小端部效应、改变加载过程中岩石试样的含水率和孔隙率的功能，促进现有室内岩土力学工况更贴近实际工程。
Claims (10)
1.一种多功能岩土压缩试验***，其特征在于，其包括有上压***、注水***和下压***；其中：
上压***由上压板和若干组偏压弹簧组件组成；每组偏压弹簧组件包括2块弹簧上压头，2根偏压弹簧和2块弹簧下压头；2块弹簧上压头的结构完全一致，弹簧上压头的顶部开设有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴；偏压弹簧分别为左偏压弹簧和右偏压弹簧，偏压弹簧活动连接在弹簧上压头和弹簧下压头之间；弹簧下压头分别为左弹簧下压头和右弹簧下压头，左偏压弹簧下压头开设有导向孔，右偏压弹簧下压头设有与左偏压弹簧下压头导向孔相匹配的导向杆；左偏压弹簧下压头的下部开设有注水孔、储水腔和渗水孔；右偏压弹簧下压头的下部也设有注水孔、储水腔和渗水孔，右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管；上压板下面设有若干限位梁和若干上压板滚动槽，限位梁能够防止连接于偏压弹簧组件中的弹簧上压头脱离上压板，上压板滚动槽能够满足弹簧上压头在槽内左右移动；
注水***包括有水泵、压力计、流量计和若干根注水管，水泵与注水管相连，水泵的出水口上安装有压力计和流量计；注水管的出水口与弹簧下压头的注水孔相连；
下压***由下压板以及若干组下压头组成，每组下压头由左下压头和右下压头组成，左下压头开设有导向孔，右下压头设有与左下压头导向孔相匹配的导向杆；左下压头和右下压头下部都开设有有凹槽，凹槽内有开设有若干个滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，下压板上部若干设有限位梁和若干下压板滚动槽；限位梁能够防止连接于下压头脱离下压板，下压板滚动槽能够满足下压头在槽内左右移动；
测试时，下压***和下压***之间放置待测的岩石样品，注水***控制测试时的含水量。
2.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述若干组偏压弹簧组件，每组弹簧组件内的两根偏压弹簧其弹性系数是相同的，假设弹簧的组数为n，弹簧的弹性系数由大到小依次为k1，k2，……，kn，即k1>k2>……>kn，弹簧的弹性系数、长度和直径可根据试验需求确定，对于土力学试验，可取较小弹性系数的弹簧，对于岩石力学试验，可取较大弹性系数的弹簧。
3.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述偏压弹簧的两端通过螺纹连接分别与弹簧上压头和弹簧下压头通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述的右偏压弹簧下压头上的导向杆上开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴。
5.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述的右偏压弹簧下压头注水孔外延伸出滑动管上也开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴，而且左偏压弹簧下压头的储水腔为对应滑动管的位置，储水腔内设置有限位环，限制滑动管的完全脱离储水腔。
6.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述的注水***还包括有多头接头，水泵通过多头接头与注水管连接。
7.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述采用的上压板和下压板为高强度的精钢制成，假设长方体结构压板的长度设为L，长度等于试样的长度，宽度略大于试样的宽度，根据强度要求，厚度只要大于10cm即可满足强度要求，所有压板的一侧设有n个用于连接不同强度的弹簧的均匀分布的连接扣，压板可将n个不同强度的弹簧组件连接为一个整体结构的弹簧***，压板与连接弹簧面相对的一面为加载面，可直接与压力机的压头无缝接触。
8.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述的偏压弹簧上下压头为高强度的精钢制成，也为长方体结构，假设不同强度弹簧压头的长度为l＝l1＝l2＝……＝ln，且每个压头的长度l＝L/n，总长度为L＝l1+l2+……+ln，偏压弹簧下压头的一侧设有1个用于连接弹簧的连接扣，与连接扣所在的面相对的另一面为直接加载于岩土试样的面。
9.根据权利要求1所述的多功能岩土压缩试验***，其特征在于，所述的右下压头的导向杆上开设有半圆形的滚轴槽，滚轴槽内安装有滚轴。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的多功能岩土压缩试验***的测试方法，包括以下步骤：
1)将多功能岩土压缩试验***安装于材料压缩机上，即上压板与材料压缩机的上压头直接接触，下压板与材料压缩机的下压头直接接触；将待测样品置于上压***与下压***之间；
2)测试时，通过材料压缩机向上下压板恒定荷载F，使多功能岩土压缩试验***在待测试样上产生偏压荷载，并通过注水***控制加载过程中的含水率和孔隙水压力；进行测试；测试完毕后获得测试数据；
所述步骤1)中，在单轴压缩试验中，需要多功能岩土压缩试验***，在双轴和三轴压缩试验中分别需要两套和多功能岩土压缩试验***。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019200598A1 (zh) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 大连理工大学 | 基于裂隙观测的多段式分级降压注水装置及观测方法 |
| CN110672488A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-10 | 太原理工大学 | 渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置 |
| CN111380755A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-07-07 | 中南大学 | 一种用于岩石多角度压剪加卸荷的试验装置及加载方法 |
| WO2021179337A1 (zh) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 山东科技大学 | 真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲试验方法 |
| CN113984504A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-01-28 | 山东大学 | 一种多功能岩石力学试验***及其试验方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019200598A1 (zh) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | 大连理工大学 | 基于裂隙观测的多段式分级降压注水装置及观测方法 |
| CN110672488A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-10 | 太原理工大学 | 渗流压力对岩土强度及地应力对岩土渗透性影响实验装置 |
| CN111380755A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-07-07 | 中南大学 | 一种用于岩石多角度压剪加卸荷的试验装置及加载方法 |
| WO2021179337A1 (zh) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 山东科技大学 | 真三维应力下注水润湿煤岩卸压防冲试验方法 |
| CN113984504A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-01-28 | 山东大学 | 一种多功能岩石力学试验***及其试验方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| PING CAO: "Numerical Analysis of Fiber-Reinforced Soils Based on the Equivalent Additional Stress Concept", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMECHANICS》, 30 September 2019 (2019-09-30) * |
| 唐礼忠;朱俊;刘涛;武建力;: "基于颗粒流的矽卡岩静态加载速率效应研究", 武汉理工大学学报, no. 06, 30 June 2013 (2013-06-30) * |
| 曹平: "含齿形裂隙类岩石材料单轴压缩试验研究", 《黄金科学技术》, 13 May 2019 (2019-05-13) * |
| 覃黎;刘洋;张朝鹏;艾婷;张文举;: "岩石直接拉伸试验夹具的改进及其试验方法", 实验科学与技术, no. 03, 28 June 2020 (2020-06-28) * |
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| Publication number | Publication date |
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