一种冻融试验中对岩石试件施加预应力的装置的制作方法

本实用新型涉及岩石试件加载技术领域，具体涉及一种冻融试验中对岩石试件施加预应力的装置。

背景技术：

在寒区，冻融变化的交替作用极易引发泥石流、滑塌、滑坡、冰锥等一系列灾害，给寒区的建设和生态系统造成破坏。随着寒区矿山开采、岩土工程活动的增多，这些活动越来越多的触及到处于温度交替变化条件下的岩体，即出现了冻融岩石，也不同程度的加剧了滑坡、滑塌、地震、泥石流等地质灾害的发生。

当前的冻融试验机可以较好的测试岩石试件在冻融环境下的抗力。然而，实际的工程岩体往往受到多重因素耦合破坏作用，只考虑一个因素的影响与实际相偏离，因此急需开发使岩石试件受冻融和荷载等多因素耦合作用的实验系统。

一些学者提出先给岩石试件施加预应力，再将试件连同稳力装置置于冻融试验机中进行试验，这种方法虽然可以实现预应力与冻融环境的耦合作用，但是其操作复杂，精确度低，稳力装置占用的空间也比较大。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种冻融试验中对岩石试件施加预应力的装置，在冻融的同时给试件施加预应力，从而对岩石试件在冻融和荷载耦合环境下的抗力进行评价。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种冻融试验中对岩石试件施加预应力的装置，包括冻融试验箱、液压系统和控制系统，所述冻融试验箱内设置有试件支撑架和冷冻管，试件支撑架顶部的左、右两侧分别设置有左压板和右压板，左压板和右压板通过液压系统推动相向靠拢或相背远离而对试件加载或卸载，所述控制系统与液压系统控制连接。

进一步，所述液压系统包括通过油管连接的油箱、液压泵、截止阀、电磁换向阀、压力变送器、均载阀和双作用液压油缸组件，所述双作用液压油缸组件包括左侧的双作用液压油缸和右侧的双作用液压油缸，左侧的双作用液压油缸的活塞杆滑动穿过冻融试验箱的左侧壁后与左压板连接，右侧的双作用液压油缸的活塞杆滑动穿过冻融试验箱的右侧壁后与右压板连接，双作用液压油缸上设置有用于卸载的上进油口和用于加载的下进油口，左、右两侧的双作用液压油缸的上进油口通过同一个均载阀与电磁换向阀的一个出油口连接，左、右两侧的双作用液压油缸的下进油口通过另一个均载阀与电磁换向阀的另一个出油口连接。

进一步，所述左压板和右压板均通过两个双作用液压油缸推动。

进一步，双作用液压油缸通过钢架固定在对应的冻融试验箱侧壁。

进一步，双作用液压油缸的活塞杆与冻融试验箱的接触处设置有直线运动轴承。

进一步，所述控制系统包括控制箱，所述控制箱内设置有PLC主控器和AD模数转换模块。

进一步，还包括用于隔开试件的垫块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果有：

本申请是对现有冻融试验机的一种改进，通过冻融试验箱内的冷冻管对岩石试件进行冻融，通过液压系统对岩石试件进行加载，从而实现了对岩石试件冻融与预应力的耦合作用，操作简单，自动化程度高，更为贴近岩体实际受力条件，通过压力变送器反馈施加预应力的大小，精度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为液压泵站示意图；

图3为施压结构示意图；

图4为试验箱与液压油缸连接部件示意图。

图中1-液压泵；2-电磁换向阀；3-油箱；4-截止阀；5-压力变送器；6-均载阀；7-下进油口；8-上进油口；9-控制箱；10-右压板；11-双作用液压油缸；12-垫块；13-试件；14-钢架；15-直线运动轴承；16-左压板；17-活塞杆；18-冻融试验箱；19-冷冻管；20-试件支撑架。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1-4，所述的冻融试验中对岩石试件施加预应力的装置，包括冻融试验箱18、液压系统和控制系统，所述冻融试验箱内设置有试件支撑架20和设置在试件支撑架下方的冷冻管19，冷冻管与外界供冷系统连接，试件支撑架顶部的左、右两侧分别设置有左压板16和右压板10，左压板和右压板通过液压系统推动相向靠拢或相背远离而对试件加载或卸载，具体来说，所述液压系统包括通过油管连接的油箱3、液压泵1、截止阀4、电磁换向阀2、压力变送器5、均载阀6和双作用液压油缸组件。所述双作用液压油缸组件包括两个左侧的双作用液压油缸11和两个右侧的双作用液压油缸，左侧的双作用液压油缸的活塞杆17滑动穿过冻融试验箱的左侧壁后与左压板连接，右侧的双作用液压油缸的活塞杆滑动穿过冻融试验箱的右侧壁后与右压板连接，双作用液压油缸通过钢架14固定在对应的冻融试验箱侧壁的合适位置，双作用液压油缸的活塞杆与冻融试验箱的接触处设置有直线运动轴承15。双作用液压油缸上设置有用于卸载的上进油口7和用于加载的下进油口8，左、右两侧的双作用液压油缸的上进油口通过同一个均载阀与电磁换向阀的一个出油口连接，左、右两侧的双作用液压油缸的下进油口通过另一个均载阀与电磁换向阀的另一个出油口连接。通过控制电磁换向阀2可以实现向双作用液压油缸的不同油腔注油，从而推动左、右压板实现加载或卸载。均载阀6可以实现向四个双作用液压油缸中以相同速率注油，从而使左、右压板对试件施加大小相同的预应力。所述控制系统与液压系统控制连接，控制系统包括控制箱9，所述控制箱内设置有PLC主控器和AD模数转换模块，所述PLC主控器无法直接采集压力数据，需要外拓AD模数转换模块对模拟信号进行采集，并发出模拟控制信号，压力变送器5可以检测施加预应力大小，并将压力值传给控制系统。对试件加载时，试件处于试件支撑架上，并处于左、右压板之间，试件13之间用垫块12隔开，通过同时推动左、右压板来实现对试件的加载或卸载。

下面详细介绍具体的工作过程：

第一步：在控制箱上设置施加预应力的大小，并按下启动开关；

第二步：开始试验，控制系统控制电动液压泵及电磁阀使液压油从下进油口进入双作用液压油缸，推动活塞杆给试件施加荷载；

第三步：控制系统采集压力数据，当达到预定压力值时，发送控制信号给电动液压泵，停止加载；

第四步：在冻融试验机上设置冻融参数，进行冻融试验；

第五步：试验结束，控制系统控制电动液压泵及电磁阀，使液压油从上进油口进入双作用液压油缸，进行卸载。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。