本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体而言，涉及三维应力装置及应力模拟系统。
背景技术：
岩土工程的安全性一直是工程界的首要关注问题，而岩土体材料的物理力学性能是决定其安全性的关键因素之一。岩土体材料的物理力学性能不仅与材料种类有关，还受到其所处应力环境的影响。同时，岩土工程的施工又会影响工程区域岩土材料的应力环境，从而导致岩土体材料所处应力环境较为复杂。因此，为反映工程区岩土材料的真实物理力学特性，有必要研发一种能模拟不同应力条件的简捷装置，为研究实际工程中围岩的物理力学特性提供可靠基础。
目前的围岩三维应力模拟装置一般采用三向加载，试验设备笨重，且仅限少数几项特定的测试试验(主要为力学特性)，不仅费工费时，还难以适应三维应力条件下岩土材料众多重要物理力学特性的试验研究，如不同应力状态下岩土材料的湿度扩散特性及温度特性等试验研究。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种三维应力装置，其能通过在一个方向上的力的加载即能完成围岩试样三个不同方向的力的模拟，能简单地完成三维应力的模拟，并且结构简单，便于组装，操作简单，能简化试验的操作。
本实用新型的另一目的在于提供一种应力模拟系统，其能通过在一个方向上的力的加载即能完成围岩试样三个不同方向的力的模拟，能简单地完成三维应力的模拟，并且结构简单，便于组装，操作简单，能简化试验的操作。
本实用新型提供一种技术方案：
一种三维应力装置，用于围岩试样的三维应力模拟试验，所述三维应力装置包括承载体以及设置于所述承载体内部的压力装置、两个压力结构和多个压板，其中一个所述压力结构朝向第一方向设置并且与一个所述压板相对设置，另一个所述压力结构朝向第二方向设置并与一个所述压板相对设置，所述压力装置朝向第三方向设置并与一个所述压板相对设置，所述压力装置连接于两个所述压力结构，所述压力装置能沿第三方向移动，并带动其中一个所述压力结构沿第一方向移动，并带动另一个所述压力结构沿第二方向移动，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两形成夹角，所述压力装置、两个所述压力结构和多个所述压板共同围成第一容置空间，所述第一容置空间用于容置所述围岩试样。
进一步地，所述承载体内部开设有第二容置空间，所述压力装置、两个所述压力结构和多个所述压板均设置于所述第二容置空间内部，并且所述第二容置空间具有朝向所述第三方向的开口，其中一个所述压板靠近所述开口并与所述承载体可拆卸连接。
进一步地，所述承载体上开设有安装孔和安装槽，所述安装孔和所述安装槽分别开设有所述承载体靠近所述开口的相对的两个侧壁，所述压板穿过所述安装孔并伸入所述安装槽以连接于所述承载体。
进一步地，所述压力结构包括第一压块和第二压块，所述第一压块连接于所述承载体，所述第二压块连接于所述压力装置，所述第一压块上设置有朝向所述压力装置的第一斜面，所述第二压块滑动连接于所述第一斜面。
进一步地，所述第二压块上设置有与所述第一斜面相适配的第二斜面，所述压力结构还包括滑轨，所述滑轨设置于所述第一斜面，所述第二斜面上开设有与所述滑轨相适配的滑槽，所述滑轨滑动连接于所述滑槽内部。
进一步地，所述第二压块靠近所述第一容置空间的一侧设置有一个所述压板，所述第二压块和所述压板之间设置有滚轴，所述滚轴的轴线垂直于所述第三方向。
进一步地，所述压力装置包括推板和驱动件，所述驱动件的一端连接于所述承载体，所述推板连接于所述驱动件的另一端，并且所述驱动件能沿所述第三方向推动所述推板，所述推板连接于两个所述压力结构。
进一步地，所述压力装置还包括多个抵持件，多个所述抵持件可拆卸地连接于所述推板远离所述驱动件的一侧，多个所述抵持件间隔设置，并且多个所述抵持件伸入至所述第一容置空间内部，所述抵持件用于挤压所述围岩试样。
进一步地，所述三维应力装置还包括第一连接件，对应于其中一个所述压力结构的所述压板通过所述第一连接件连接于所述承载体，并且所述第一连接件活动连接于所述承载体，所述第一连接件能相对所述承载体活动并增加或缩小所述压板和所述承载体之间的距离。
一种应力模拟系统，包括三维应力装置。所述三维应力装置用于围岩试样的三维应力模拟试验，所述三维应力装置包括承载体以及设置于所述承载体内部的压力装置、两个压力结构和多个压板，其中一个所述压力结构朝向第一方向设置并且与一个所述压板相对设置，另一个所述压力结构朝向第二方向设置并与一个所述压板相对设置，所述压力装置朝向第三方向设置并与一个所述压板相对设置，所述压力装置连接于两个所述压力结构，所述压力装置能沿第三方向移动，并带动其中一个所述压力结构沿第一方向移动，并带动另一个所述压力结构沿第二方向移动，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两形成夹角，所述压力装置、两个所述压力结构和多个所述压板共同围成第一容置空间，所述第一容置空间用于容置所述围岩试样。
相比现有技术，本实用新型提供的三维应力装置及应力模拟系统的有益效果是：
本实用新型提供的三维应力装置及应力模拟系统能通过压力装置沿第三方向移动，并带动一个压力结构沿第一方向移动，带动另一个压力结构沿第二方向移动，以使得通过一个方向上力的加载即能实现三方方向上应力的模拟，节省了大量的成本。并且，通过只需一个力的加载方式，使得对于应力模拟试验的操作更简单，更方便于进行模拟试验。另外，三维应力装置及应力模拟系统的结构简单，易于组装，能节约大量的时间成本。
本实用新型提供的三维应力装置及应力模拟系统还能通过拆取长条形的压板能实现模拟洞壁附近具有临空面的围岩应力环境。通过拆取部分抵持件便能同时展开多个试样应力环境的模拟，能有效地节省试验成本。通过调节第二连接件以调节第二压块和推板之间的距离，便能实现不同的传力系数，从而模拟不同的三维应力环境。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型的第一实施例提供的三维应力装置第一剖视图；
图2为本实用新型的第一实施例提供的三维应力装置第二剖视图；
图3为本实用新型的第一实施例提供的三维应力装置第三剖视图；
图4为本实用新型的第一实施例提供的压力结构的局部结构示意图。
图标：10-三维应力装置；11-围岩试样；100-承载体；110-第二容置空间；111-开口；112-安装孔；113-安装槽；120-第一容置空间；130-第一连接件；200-压力结构；210-第一压块；211-第一斜面；212-滑轨；220-第二压块；221-第二斜面；222-滑槽；230-滚轴；300-压板；400-压力装置；410-推板；411-抵持件；412-垫板；420-驱动件；430-第二连接件。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。第一实施例
请参阅图1，本实施例中提供了一种三维应力装置10，其用于围岩试样11的三维应力模拟试验。三维应力装置10能通过在一个方向上的力的加载即能完成围岩试样11三个不同方向的力的模拟，能简单地完成三维应力的模拟，并且结构简单，便于组装，操作简单，能简化试验的操作。
请结合参阅图1、图2和图3，三维应力模拟装置包括承载体100、压力装置400、两个压力结构200和多个压板300，其中，压力装置400、两个压力结构200和多个压板300均设置于承载体100内部，以通过承载体100向压力装置400、两个压力结构200和多个压板300提供承载，保证压力装置400、两个压力结构200和多个压板300能稳定的进行围岩试样11的应力模拟试验。其中一个压力结构200朝向第一方向设置并与一个压板300相对设置，另一个压力结构200朝向第二方向设置并与一个压板300相对设置，压力装置400朝向第三方向设置并与一个压板300相对设置，使得压力装置400、两个压力结构200和多个压板300共同围成第一容置空间120，其中，第一容置空间120用于容置围岩试样11。并且，第一方向、第二方向和第三方向两两形成夹角，即第一方向和第二方向之间形成夹角，第一方向和第三方向之间形成夹角，第二方向和第三方向之间形成夹角。以使得通过三个不同的方向上的力实现围岩试样11三个不同方向上的应力的模拟。
其中，图1中箭头指代的是第三方向，图2中的箭头指代的是第一方向，图3中的箭头指代的是第二方向。
并且，在本实施例中，朝向第一方向设置的压力结构200和相对应的压板300相互靠近的侧面相互平行，朝向第二方向设置的压力结构200和相对应的压板300相互靠近的侧面相互平行，并且压力装置400和相对应的压板300相互靠近的侧面相互平行，以形成方块形的第一容置空间120，以便于三维应力模拟试验的进行，能简化三维应力模拟试验的操作。
其中，压力装置400连接于两个压力结构200，以使得压力装置400在沿第三方向移动时能带动其中一个压力结构200朝向第一方向移动，另一个压力结构200朝向第二方向移动，即实现了通过一个方向上力的加载即能完成三个方向上应力的模拟试验。
需要说明的是，在本实施例中，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直，以使得第一方向、第二方向和第三方向上的三个力之间相互不产生影响，保证每个方向上的力能相互独立地进行应力的模拟，保证应力模拟试验的准确性。
另外，需要说明的是，当压力装置400沿第三方向移动时，朝向第一方向的压力结构200朝向第一方向移动，朝向第二方向的压力结构200沿第二方向移动。
当围岩试样11放置于第一容置空间120内部时，使得围岩试样11贴合于压板300，并启动压力装置400，使得压力装置400沿第三方向移动并挤压围岩试样11，并使得其中一个压力结构200沿第一方向移动并挤压围岩试样11，还使得另一个压力结构200沿第二方向移动并挤压围岩试样11，即能实现对围岩试样11三个不同方向上的应力的模拟。
在本实施例中，承载体100内部开设有第二容置空间110，压力装置400、两个压力结构200和多个压板300均设置于第二容置空间110内部。第二容置空间110具有朝向第三方向上的开口111，开口111连通第二容置空间110和外界。其中一个压板300靠近开口111并与承载体100可拆卸连接。其中，与压力装置400相对设置的压板300靠近开口111设置。
通过将靠近开口111处的压板300拆卸，能使得放置于第一容置空间120内部的围岩试样11靠近开口111一侧无受力，即能模拟洞壁附近具有临空面的围岩应力环境。同理，能在需要该压板300时，将压板300安装于开口111处即能模拟围岩试样11三维应力模拟试验。
三维应力装置10还包括第一连接件130，对应于其中一个压力结构200的压板300通过第一连接件130连接于承载体100，并且第一连接件130活动连接于承载体100，并且，第一连接件130能相对承载体100活动并增加或缩小压板300和承载体100之间的距离。即，在本实施例中，能通过第一连接件130调节压板300和承载体100之间的距离，以使得压板300能向第一容置空间120内部的围岩试样11提供预压力，以保证围岩试样11的稳定性，避免围岩试样11偏移或者脱落等。
其中，当需要将长条形的压板300拆卸时，首先通过第一连接件130向围岩试样11提供预压力，使得围岩试样11保持稳定，此时，拆取长条形的压板300，即能模拟洞壁附近具有临空面的围岩应力环境。
另外，另一个压力结构200对应的压板300则固定连接于承载体100，以向围岩试样11提供稳定的承载，保证三维应力模拟试验的稳定性。
在本实施例中，承载体100上开设有安装孔112和安装槽113，安装孔112和安装槽113分别开设于承载体100上靠近开口111处的相对的两个侧壁上。安装孔112贯穿侧壁并与第二容置空间110连通，以使得压板300能通过安装孔112伸入至第一容置空间120内部。安装槽113则开设于承载体100侧壁的内侧，即，安装槽113设置于第二容置空间110的内周壁，以使得伸入第一容置空间120的压板300能伸入安装槽113内部，以通过安装孔112和安装槽113使得压板300能稳定地连接于承载体100，即能保证压板300能向围岩试验提供稳定地支承力，有效地进行三维应力模拟试验。
另外，在本实施例中，开口111的内部轮廓呈正方形。对应于压力装置400的压板300为长条形板，即对应于压力装置400的压板300长度大于开口111内轮廓的边长，宽度小于开口111内轮廓的边长，以使得压板300能穿过安装孔112并伸入安装槽113之后，能通过抵持于安装孔112和安装槽113的内周壁稳定地连接于承载体100，并向围岩试样11提供稳定的支承力。
压力装置400包括推板410和驱动件420，驱动件420的一端连接于承载体100，推板410连接于驱动件420的另一端，并且驱动件420能沿第三方向推动推板410，以使得推板410能挤压第一容置空间120内部的围岩试样11。并且，推板410连接于两个压力结构200，以使得推板410在移动的同时能带动两个压力结构200移动，以进行三维应力模拟试验。其中，驱动件420连接于第二容置空间110正对开口111的底壁，以使得驱动件420能推动推板410朝向开口111移动。
需要说明的是，在本实施例中，推板410远离驱动件420的一侧、两个压力结构200和多个压板300共同围成第一容置空间120。
在本实施例中，驱动件420采用液压推动装置。应当理解，在其他的实施例中，驱动件420同样能采用其他的装置，例如，气动装置、直线电机或者活动杠杆等。
进一步地，压力装置400还包括多个抵持件411，多个抵持件411可拆卸地连接于推板410远离驱动件420的一侧。多个抵持件411间隔设置，并且，多个抵持件411伸入至第一容置空间120内部，以使得能通过抵持件411抵持围岩试样11并对围岩试样11提供挤压力。
需要说明的是，在本实施例中，可以在第一容置空间120内部放置多个围岩试样11，便能通过多个抵持件411分别抵持于多个围岩试样11，便能使得各个围岩试样11之间的应力不相互干涉，保证试验的准确性。并且，能拆卸其中的一个或者多个抵持件411，以使得部分围岩试样11不受到抵持件411的挤压，便能同时展开多个试样应力环境的模拟，能有效地节省试验成本。
另外，在本实施例中，三维应力装置10还包括多个垫板412。当需要在第一容置空间120内部放置多个围岩试样11时，能在每两个相邻的围岩试样11之间设置一个垫板412，以使得相邻的围岩试样11之间不相互干涉，以保证模拟试验的准确性。
本实施例中，朝向第一方向设置的压力结构200和朝向第二方向的压力结构200的结构相同，则以朝向第一方向的压力结构200为例说明。
请结合参阅图1和图4，压力结构200包括第一压块210和第二压块220，其中，第一压块210连接于承载体100，第二压块220连接于压力装置400，并且第一压块210上设置有朝向压力装置400的第一斜面211，第二压块220滑动连接于第一斜面211。即，在本实施例中，当压力装置400沿第三方向移动时，压力装置400能带动第二压块220朝向第一斜面211移动，则能使得第二压块220在沿第三方向移动的同时，第二压块220同时朝向第一方向移动，便能使得第二压块220挤压围岩试样11。
需要说明的是，在本实施例中，第一斜面211平行于第二方向，即能使得当压力装置400在带动第二压块220进行移动时，使得第二压块220不会出现第二方向上的偏移，能保证第二压块220的稳定性。
进一步地，在本实施例中，第二压块220上设置有与第一斜面211相适配的第二斜面221，通过第一斜面211和第二斜面221的相互配合，以使得第一压块210和第二压块220能顺畅的相对滑动，并通过面接触保证第二压块220的滑动稳定性。
另外，压力结构200还包括滑轨212，滑轨212设置于第一斜面211，并且第二斜面221上开设有与滑轨212相适配的滑槽222，以使得滑轨212能滑动设置于滑槽222内部，以通过滑轨212和滑槽222的设置，向第一压块210和第二压块220之间的滑动提供导向作用，进一步避免第一压块210和第二压块220之间产生的偏移。
在本实施例中，滑轨212的延伸方向与第一方向所在直线和第三方向所在直线共同形成的平面内，以避免第二压块220产生第二方向上的移动。
应当理解，在其他实施例中，滑轨212同样可以设置于第二斜面221上，同理，在第一斜面211上开设滑槽222，同样能实现通过滑轨212和滑槽222的相互配合实现第一压块210和第二压块220之间的导向作用。
在本实施例中，压力装置400还包括第二连接件430，第二连接件430连接于推板410和第二压块220之间，并且第二连接件430能相对推板410移动并调节第二压块220和推板410之间的距离。即，在本实施例中，通过调节第二连接件430以调节第二压块220和推板410之间的距离，便能实现不同的传力系数，从而模拟不同的三维应力环境。
另外，在本实施例中，第二压块220靠近第一容置空间120的一侧设置有压板300，使得第二压块220通过压板300挤压围岩试样11，以使得能均匀地向围岩试样11提供挤压力，保证三维应力模拟试验的有效性。并且，在本实施例中，第二压块220和压板300之间设置有多个滚轴230，以使得第二压块220在沿第三方向移动时，能通过滚轴230与压板300之间相对移动，避免压板300跟随第二压块220沿第三方向移动造成围岩试样11的损坏，保证三维应力模拟试验的成功率。
其中，滚轴230的轴线垂直于第三方向，并且滚轴230沿第二方向延伸，以使得第二压块220和压板300之间的相对移动更顺畅稳定。应当理解，在其他实施例中，第二压块220和压板300之间还可以设置其他的滑动件(图未示)，例如，滚珠等。
本实施例中提供的三维应力装置10通过压力装置400沿第三方向移动，并带动一个压力结构200沿第一方向移动，带动另一个压力结构200沿第二方向移动，以使得通过一个方向上力的加载即能实现三方方向上应力的模拟，节省了大量的成本。并且，通过只需一个力的加载方式，使得对于应力模拟试验的操作更简单，更方便于进行模拟试验。并且，通过拆取长条形的压板300能实现模拟洞壁附近具有临空面的围岩应力环境。通过拆取部分抵持件411便能同时展开多个试样应力环境的模拟，能有效地节省试验成本。通过调节第二连接件430以调节第二压块220和推板410之间的距离，便能实现不同的传力系数，从而模拟不同的三维应力环境。并且，本实施例提供的三维应力装置10结构简单，操作方便，易于携带。
第二实施例
本实施例中提供了一种应力模拟系统(图未示)，其能通过在一个方向上的力的加载即能完成围岩试样11三个不同方向的力的模拟，能简单地完成三维应力的模拟，并且结构简单，便于组装，操作简单，能简化试验的操作。其中，本实施例中提供的应力模拟系统采用了第一实施例中提供额三维应力装置10。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。