[实用新型]一种岩石拉压环剪渗流耦合流变试验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学试验装置技术领域，特别涉及一种岩石拉压环剪渗流耦合流变试验仪。

背景技术

岩体的力学形态不仅表现出弹性和塑性，而且具有时间相关的性质，即岩体的流变性。岩石材料及岩体结构在外力及工程环境影响下大多呈现出与时间相关的力学行为，同时受到应力场、渗流场或温度场的变化及其相互作用，有可能使岩体流变变形路径改变，出现加速变形与分岔或由静态过程转变为动态运动，导致出现岩土工程灾害。

现阶段室内岩石流变试验主要涉及弯曲试验、扭转试验、单轴压缩试验、三轴压缩试验、剪切蠕变试验、室内岩体结构面剪切试验等，具备单一性，并不能完整反映真实受力状态。从而导致流变试验数据可靠性和精度不够高。

实用新型内容

本实用新型提供一种岩石拉压环剪渗流耦合流变试验仪，解决现有技术中岩石流变试验受力单一，流变特性片面，无法真实反映综合受力状态下的流变特性，数据可靠性和精度不高的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种岩石拉压环剪渗流耦合流变试验仪，包括：基座、下剪切盒、上剪切盒、第一框架、第二框架、轴向加载系统、扭矩加载系统、压力控制结构以及形变检测结构；

所述第一框架固定在所述基座上，所述第二框架固定在所述第一框架上；

所述轴向加载系统固定在所述第二框架上，所述上剪切盒固定在所述轴向加载系统输出端；

所述扭矩加载系统固定在所述第二框架上；

所述下剪切盒固定在所述基座上；

所述上剪切盒与所述下剪切盒相对设置；所述上剪切盒上开设环形上试样槽，所述下剪切盒上开设与之匹配的环形下试样槽；

所述扭矩加载系统与所述轴向加载系统的输出端相连，用于施加水平扭矩；

所述压力控制结构分别与所述轴向加载系统以及所述扭矩加载系统相连，反馈控制施加的轴向力和扭矩；

所述形变检测结构设置在所述剪切盒内，用于检测岩石试样的形变。

进一步地，所述试验仪还包括：渗流结构；

所述渗流结构包括：围压套筒、密封圈、进水通路以及出水通路；所述围压套筒固定在所述下剪切盒上，所述密封圈设置在所述上剪切盒外壁上；

所述进水通路以及所述出水通路分别设置在所述下剪切盒与所述下剪切盒上，与两者间的空腔连通。

进一步地，所述轴向加载系统包括：轴向施力组件以及轴向活塞杆；

所述轴向施力组件固定在所述第二框架上；

所述轴向活塞杆与所述轴向施力组件相连，用于传递轴向拉力和压力；

所述活塞杆顶端与所述上剪切盒固定相连。

进一步地，所述扭矩加载系统包括：水平施力组件、水平推拉连杆以及齿轮盘；

所述齿轮盘中心处开设环套固定结构，套接在所述轴向活塞杆上；

所述水平施力组件通过水平连杆与所述齿轮盘相连，驱动所述齿轮盘以所述轴向活塞杆为转轴转动，并拉动所述轴向活塞杆转动；

其中，所述水平推拉连杆上设置与所述齿轮盘匹配啮合的齿。

进一步地，所述扭矩加载系统还包括：水平导向滑轨以及与之匹配的滑块；

所述水平推拉连杆与所述滑块固定相连，可跟随滑块沿所述水平导向滑轨水平移动。

进一步地，所述环套固定结构包括：限位结构以及滚珠排；

所述限位结构固定在所述齿轮盘与所述轴向活塞杆之间，用于限制两者水平方向上的相对位移；

所述滚珠排设置在所述齿轮盘与所述轴向活塞杆之间，用于实现齿轮盘与所述轴向活塞杆在轴向上的相对滑动。

进一步地，所述轴向活塞杆中部设置成正多边形外缘面，所述限位结构采用与之匹配的正多边形限位孔；

所述滚珠排嵌于所述正多边形限位孔与所述正多边形外缘面之间。

进一步地，所述扭矩加载系统还包括：齿轮盘限位结构；

所述齿轮盘限位结构设置在所述第一框架和所述第二框架之间，夹在所述齿轮面两侧，限制其轴向位移。

进一步地，所述轴向施力组件采用轴向液压千斤顶以及第一液压伺服泵，所述水平施力组件采用水平液压千斤顶和第二液压伺服泵；

所述压力控制结构包括：轴压传感器、扭矩传感器以及压力控制器；所述轴压传感器设置在所述轴向液压千斤顶上，所述扭矩传感器设置在所述齿轮盘上，所述轴压传感器以及扭矩传感器分别与所述压力控制器相连；

所述压力控制器与所述第一液压伺服泵以及所述第二液压伺服泵相连；

所述形变检测结构包括：形变传感器，与所述压力控制器相连。