[发明专利]一种变角加载试验机

说明书

本发明公开一种变角加载试验机，包括底板和固定连接在底板上的底座，底座内开设有岩样腔，岩样腔内放置有方形试样；底座一侧固定连接有两平行设置的弧形拉力梁，两弧形拉力梁之间滑动连接有变角加载机构，底座上开设有通孔,变角加载机构输出端通过通孔与方形试样抵接。本发明可以模拟开挖扰动下方向和量值不断变化的应力加卸载，对于认识岩土体在开挖扰动工况下的力学行为具有重要意义。

技术领域

本发明涉及岩石测试技术领域，特别是涉及一种变角加载试验机。

背景技术

已有研究表明，岩土体在开挖扰动下，其掌子面前方岩土体所受的力的大小和方向均在变化(Read et al.,1998；Eberhardt,2001)。在隧洞开挖过程中，隧洞不同位置的应力量值和大小均随着掌子面推进不断变化。这就使得实际工程中岩土体所受到的力方向总是变化的，岩土体内部的裂纹起裂、扩展演化在这种变加载方向力作用下更趋复杂。而目前在实验室单轴或三轴加载获取岩体变形强度特性中，加载则是简单地沿某一固定方向(轴向)的加载，直至试样破坏，应力路径与工程岩体的受力路径完全不同。因此，造成实验室得出的裂纹起裂扩展应力、峰值强度等与工程现场岩体的裂纹起裂扩展应力和强度相差甚大，难以有效预测工程岩体强度(CaiKaiser，2014；Guo et al.,2016)。

发明内容

本发明的目的是提供一种变角加载试验机，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种变角加载试验机，包括底板和固定连接在所述底板上的底座，所述底座内开设有岩样腔，所述岩样腔内放置有方形试样；所述底座一侧固定连接有两平行设置的弧形拉力梁，两所述弧形拉力梁之间滑动连接有变角加载机构，所述底座上开设有通孔,所述变角加载机构输出端通过所述通孔与所述方形试样抵接。

优选的,所述变角加载机构包括滑动连接在两所述弧形拉力梁之间的第一压力缸，所述第一压力缸输出端固定连接有压垫，所述压垫远离所述第一压力缸的一侧固定连接有负荷传感器的一侧，所述负荷传感器另一侧固定连接有圆压头，所述圆压头与所述方形试样抵接；所述第一压力缸上对称铰接有活塞缸，所述活塞缸位于两所述弧形拉力梁之间，所述活塞缸与所述弧形拉力梁铰接连接。

优选的,所述方形试样外侧固定连接有第一压板和若干第二压板，所述第二压板与所述岩样腔抵接，所述第一压板远离所述方形试样的一侧开设有与所述圆压头相适配的弧形槽，所述圆压头与所述弧形槽抵接。

优选的,所述第一压力缸远离所述压垫一侧固定连接有两个拉板，所述第一压力缸靠近所述压垫的一侧固定连接有支板，所述弧形拉力梁位于所述支板与所述拉板之间；所述拉板、所述支板末端均转动连接有滚轮，所述滚轮与所述弧形拉力梁滑动配合。

优选的,所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔，所述第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔位于同一平面，所述第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔的轴线均与所述第一通孔的轴线垂直；所述第二通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔内均设置有定向加载机构，所述第六通孔内的所述定向加载机构与所述底板固定连接；所述定向加载机构输出端与所述第二压板抵接；所述变角加载机构通过所述第一通孔与所述第一压板抵接。

优选的,所述定向加载机构包括第二压力缸，所述第二压力缸的活塞端固定连接有压垫，所述压垫远离所述第一压力缸的一侧固定连接有负荷传感器的一侧，所述负荷传感器另一侧固定连接有球座，所述球座远离所述负荷传感器的一端固定连接有抵接头，所述抵接头与所述第二压板抵接。

优选的,所述底座远离所述第一通孔的一侧开设有第三通孔，所述第三通孔与所述第一通孔同轴设置，所述第三通孔与所述岩样腔连通；所述底板上固定连接有支柱，所述支柱远离所述底板的一端固定连接有下梁，所述底座远离所述弧形拉力梁的一侧固定连接有立柱，所述立柱远离所述底座的一端与所述下梁固定连接；所述下梁上开设有安装孔，所述安装孔内安装有所述定向加载机构，所述定向加载机构的输出端与所述第二压板抵接。