一种滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置的制作方法

本实用新型涉及全断面硬岩掘进机刀具关键技术及岩石破碎机理研究技术领域，具体是一种滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置。

背景技术：

全断面硬岩掘进机广泛应用于水利、电力、交通等大型隧道工程建设，与传统的钻爆法相比，具有掘进速度快、自动化程度高、一次成型、安全经济等优点。在隧道挖掘过程中，掘进机刀盘上的滚刀与岩石直接接触，岩石受到滚刀的挤压、剪切和拉裂的综合作用，对于岩石裂纹的产生、扩展以及破碎形式。滚刀破岩机理是掘进机刀盘设计时重要的依据，目前滚刀设计还是依据经验为主，用于滚刀设计的试验台不多，而且多数在刀具数量及滚压速度方面与真实情况还有差距。其中重要的一个因素就是围岩压力在现有的试验台上没有考虑。围岩压力直接影响刀具破岩的力、岩石破碎机理、破碎后形式等，因此研制具有可以施加围岩压力的试验台是掘进机生产、研究等领域急需的设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置，包括基体、多个液压缸、钢板；

基体的四周均匀分布设有圆孔，安装在滚刀综合试验机的滑道上，由滚刀综合试验机的液压系统推动基体做直线往复运动；

试件四周放置钢板且置于基体内，各个液压缸的活塞伸入基体四周的圆孔顶住钢板，使得钢板夹紧试件，液压缸通过钢板将压力传至岩石试件表面形成围岩压力。

所述的基体采用金属材料，基体为长方体料槽。

所述的基体的长度和宽度方向分别开有12个圆形孔和10个圆形孔。

所述的试件为长方体岩石件，试件放在基体的中心，且试件的上表面高于基体的上表面，以便实现滚压试验。

所述的试件选用的岩石材料为花岗岩、大理岩、石灰岩、砂岩或片麻岩。

所述的试件是上表面经磨平处理的长方体岩石件。

所述的液压缸内置压力传感器，通过压力传感器将压力信号作为伸缩量的反馈信号输出至控制系统，通过控制系统调节液压缸的伸缩量以实现围岩压力的施加。

所述的试件的形状与基体一样，尺寸小于基体。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用金属材料作为装置基体，使该装置便于制造和加工，具有稳定性抗振性。

2、岩石材料多为硬脆性，受力不均易崩裂，本实用新型装置采用液压缸顶紧钢板，钢板夹紧试件，四周钢板夹紧能够保证试件受力均匀。

3、本实用新型装置液压缸可输出指定压力，模拟不同围岩压力工况，使滚刀破岩实验更贴近实际，提高试验数据的准确性。

4、本实用新型装置是在科研过程中根据实际需要，为了模拟岩石天然条件下所受不同围岩压力状态而设计的，可以满足科研与实际的要求，提供更好的实验条件。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置外观图；

图2是本实用新型具体实施方式滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置装配示意图；其中， (a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是左视图；

图3是本实用新型具体实施方式的基体结构俯视图；

图4是本实用新型具体实施方式的岩石试件图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实施方式提供一种如图1、图2(a)～(c)所示的滚刀破岩机理试验用试件夹紧装置，包括基体1、多个液压缸2、钢板3；

如图3所示的基体1采用金属材料，具体选用铸铁材料。基体1为长方体料槽，基体1 的四周均匀分布设有圆孔，安装在滚刀综合试验机的滑道上，由滚刀综合试验机的液压系统推动基体1做直线往复运动；基体1的长度和宽度方向分别开有12个圆形孔和10个圆形孔，试件4为长方体岩石件，试件4放在基体1的中心，且试件4的上表面高于基体1的上表面，以便实现滚压试验。

图4所示的试件4四周放置钢板3且置于基体1内，各个液压缸2的活塞伸入基体1四周的圆孔顶住钢板3，使得钢板3夹紧试件4，试件4选用花岗岩、大理岩、石灰岩、砂岩、片麻岩等岩石材料，其中试件4的上表面需磨平处理，将表面加工完后进行滚压试验。试件 4的加工及检测均对上表面进行。

试件4的夹紧通过液压缸2的调节来实现，同时液压缸2通过钢板3将压力传至岩石试件表面形成围岩压力，液压缸2内置压力传感器，通过压力传感器将压力信号作为伸缩量的反馈信号输出至控制系统，通过控制系统调节液压缸2的伸缩量以实现围岩压力的施加。岩石试件的形状与基体1一样，尺寸略小于基体1。本装置能保证岩石试件试验时的位置固定，还可以在岩石试件的四周施加压力以模拟实际工程中的围岩压力，使滚刀破岩过程更贴近于实际施工，获得准确的滚压试验数据。