[发明专利]一种适用于真三轴试验机的双层同心式加载框架结构

说明书

一种适用于真三轴试验机的双层同心式加载框架结构，包括内层框架、外层框架及基座；内层框架为圆柱形结构，其中部设有用于放置岩石试样安装盒的方形槽孔，方形槽孔两侧壁设有圆形加载通孔；内层框架通过支撑台竖直安装在基座上，内层框架顶端和底端分别竖直安装有作动器；外层框架为圆环形结构，外层框架同心套装在内层框架上，两者间留有环向间隙；外层框架外圆周侧均布有四个作动器；内层框架顶端固装有支撑板，支撑板上竖直安装有两个升降驱动缸且沿支撑板对角线分布；升降驱动缸活塞杆延伸至支撑板下方且固连在外层框架上表面；外层框架上表面竖直固装有导向柱，导向柱穿过支撑板上导向孔并延伸至支撑板上方；外层框架上固装有辅助支撑耳板。

技术领域

本发明属于硬岩真三轴试验机技术领域，特别是涉及一种适用于真三轴试验机的双层同心式加载框架结构。

背景技术

对于深部采矿、深部水电洞室群开挖、深部页岩气开采、深部地热开发等深部岩石工程来说，通常会将岩体由三个正交方向的初始通用应力状态(σ₁>σ₂>σ₃>0，σ₁为大主应力，σ₂为中主应力，σ₃为小主应力)改变为地下工程围岩表层应力状态(σ₁>σ₂>σ₃＝0)，且建设开挖期和工程运营期的岩石不仅承受静力变形和破坏，也经历长期时效性流变诱发的变形和破坏，还会受到低频扰动应力引起新的破坏与小断层失稳。

真三轴试验机加载框架的刚度直接影响压缩条件下岩石破坏后的力学行为，如果碳钢材料的加载框架刚度设计过低，则储存在试验机加载框架内的弹性能会在岩石破坏瞬间同步释放，并形成弹性冲击波，不仅会加速岩石破坏，还会造成试验过程中飞石损伤设备和人身等危险。为此，在岩石真三轴试验机加载框架的刚度设计中，通常会参考国际岩石力学学会1999年提出的岩石单轴压缩全应力–应变曲线试验建议方法(Draft ISRMSuggested Method for the complete stress–strain curve for intact rock inuniaxial compression)中的推荐值5MN/mm作为设计标准，而当5MN/mm的推荐值被应用到一些岩石常规三轴试验机或真三轴试验机之后，发现对于一些极硬岩仍很难得到完整的破坏后具有脆性特种的应力–应变曲线，对于中高硬度岩石需要匹配良好的伺服反馈控制系统才能弥补刚度不足。

申请号为201410055022.8的中国专利公开的一种刚性随动加载框架结构，以及申请号为201611187101.X的中国专利公开的一种高压真三轴硬岩恒温时效破裂试验装置及方法，虽然从不同层面解决了硬岩真三轴加载和试验方法问题，并且上述框架加载结构也能够满足常规试验机设计要求，但仍然存在浪费空间、结构不紧凑、框架跨度大、刚度提升能力有限的不足。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于真三轴试验机的双层同心式加载框架结构，具有节省空间、结构紧凑、框架跨度小、刚度提升明显的特点。