[发明专利]一种用于岩体直接剪切、拉压加载的新型多功能试验机

说明书

本发明公开了一种用于岩体直接剪切、拉压加载的新型多功能试验机，包括一个主体框架，在主体框架内设有对岩体进行加载的垂向加载装置、水平向加载装置；在主体框架上设有岩样起吊装置，在主体框架的一侧设有岩样运输装置；在垂向加载装置、水平向加载装置各自由控制系统进行单独控制，相互配合但互不干涉；在垂向加载装置、水平向加载装置上设有载荷传感器，载荷传感器用于检测加载油缸的载荷力,其与各自的控制系统相连，构成闭环反馈系统；岩样上设有变形传感器，变形传感器根据试验需求固定在岩样的四周，分别测量岩样垂向和水平向的变形。

技术领域

本发明涉及一种用于岩体直接剪切、拉压加载的新型多功能试验机。

背景技术

目前，大量基础交通设施的修建迫在眉睫，地下工程是其中重要的组成部分。隧道等地下洞室修建与运营过程中存在较多的灾害问题。隧道洞内危石垮塌是一种常见的灾害形式，发生机理主要表现为岩体压剪与拉剪破坏两种形式。目前，市面上常见的直剪试验机多为压剪试验机，无法满足岩体拉剪试验的需求。已有的拉剪试验装置大多结构简单、功能单一，无法实现岩石多种力学性能测试的功能。现有的直剪试验机尺寸和加载吨位都较小，无法实现多尺度岩样的剪切需求。随着地下工程的开发不断进入深部，深部岩体的应力状态更加复杂，常规的单轴试验已经无法满足研究需要，而岩石的三轴试验逐渐引起了研究人员的重视。现有的三轴试验主要采用圆柱形试样，通过液压室进行围压加载，而这种三轴试验由于侧向各个方向压力相同，又被称为假三轴试验。目前真三轴试验的岩样通常是立方体或长方体试样，试验过程采用六面加载，整体三轴试验机的研制成本过高，仅有少数单位进行了研发购置。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于岩体直接剪切、拉压加载的新型多功能试验机。既能够满足常规的压剪试验，还能够进行单轴拉伸、单轴压缩、双轴压缩、三轴压缩等试验，是对目前常规直剪试验机的一个极大的创新性改进，充分挖掘其功能，在节约成本的情况下，做到物尽其用。

本发明采用下述技术方案：

一种用于岩体直接剪切、拉压加载的新型多功能试验机，包括一个主体框架，在所述的主体框架内设有对岩体进行加载的垂向加载装置、水平向加载装置；在所述的主体框架上设有岩样起吊装置，在主体框架的一侧设有岩样运输装置；在所述的垂向加载装置、水平向加载装置各自由控制系统进行单独控制，相互配合但互不干涉；在所述的垂向加载装置、水平向加载装置上设有载荷传感器，所述的载荷传感器用于检测加载油缸的载荷力,其与各自的控制系统相连，构成闭环反馈系统，通过在控制系统中预设最大、最小压力值，并监控实际显示值与预设最大、最小值差异控制垂向加载油缸的启停，达到加载或稳压目的；所述的岩样上设有变形传感器，所述的变形传感器根据试验需求固定在岩样的四周，分别测量岩样垂向和水平向的变形。通过在所述的垂向加载装置、水平向加载装置的动力端设置不同的工具以及通过控制系统进行不同的控制实现不同的实验。

整体装置在简单改装后可进行岩样不同力学性能的测试，包括：岩体压剪试验、拉剪试验、单轴压缩试验、单轴拉伸试验、双轴压缩试验、三轴加载试验等，实现了一机多用的功能。

进一步的，所述主机框架包括两个立柱以及安装在两个立柱上的上横梁与下横梁组成，采用高强度钢板焊接，整体强度大、刚度高，满足试验过程机架本身不得变形的要求。

进一步的，所述垂向加载装置包括安装在上横梁上的垂向加载油缸、负荷传感器I、垂向加压板组成；所述垂向加载油缸采用大吨位高精度伺服双向油缸，可以实现对岩样的拉、压双向加载，因而能够完成岩样拉剪、压剪两种实验；垂向最大输出荷载达到200吨，解决了传统直剪仪无法针对强度较大或尺寸较大的岩样完成单轴压缩试验的缺点；所述负荷传感器I用于检测加载油缸的载荷力,其与控制系统I相连，通过在控制系统I中预设最大、最小压力值，并监控实际显示值与预设最大、最小值差异控制垂向加载油缸的启停，达到加载或稳压目的；所述加压板与垂向加载油缸的动力输出端相连，可根据试验需求进行拆卸、更换，起到传递荷载的作用。