括超声波监测探头9和与超声波监测探头9相连通的非金属超声波检测仪。固定承载框架101的左侧顶部固定有摄像装置，摄像装置为摄像机10，用来监测试样7变化的图像数据。
[0036]如图4所示:手动液压泵上分别安装有无线压力变送器，上位机上安装有信号接收器并对手动液压泵的压力进行实时监测；非金属超声波检测仪与上位机相连，对试样7内侧进行实时监测，摄像机10与上位机相连，对试样7进行实时监测并记录图像数据。
[0037]如图5所示:一种利用上述真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置的试验方法，包括如下步骤:
步骤a，放置试样7在承载框架I中部；
将制备好的长方体岩石试样7安装在承载框架I上竖向液压千斤顶2的正下方，试样7的下方添加垫板8，使水平横向液压千斤顶4的活塞正对试样7的中部；将活动承载框架102安装在固定承载框架101上。
[0038]步骤b，放置加载板到试样7的侧面和顶面；
在长方体试样7的顶面上放置竖向加载板3，竖向加载板3的长度和宽度略小于试样7顶面的长度和宽度，在试样7的四个侧面上分别放置水平加载板5，水平加载板5的长度和宽度分别略小于试样7侧面的长度和宽度。
[0039]步骤C，上位机和压力变送器实时通信，对试样7受到的压力实时监测；
将所有的压力变松信号接收器与上位机连接好，实现无线压力变送器与上位机的实时通讯，上位机对所有的手动液压泵的压力进行实时监测。
[0040]步骤d，水平横向增压装置增压至预定载荷；
通过手动液压泵的手动杆给水平横向液压千斤顶4施加液压油，水平横向液压千斤顶4启动，左右两个水平横向液压千斤顶4同时对试样7施加位移载荷，达到预定载荷后停止施加位移载荷，并保持位移载荷不变。
[0041]步骤e，水平纵向增压装置增压至预定载荷；
通过手动液压泵的手动杆给水平纵向液压千斤顶6施加液压油，水平纵向液压千斤顶6启动，左右两个水平纵向液压千斤顶6同时对试样7施加位移载荷，达到预定载荷后停止施加位移载荷，并保持位移载荷不变。
[0042]步骤f，竖向增压装置增压至预定载荷；
通过手动液压泵的手动杆给竖向液压千斤顶2施加液压油，竖向液压千斤顶2启动，竖向液压千斤顶2对试样7施加位移载荷，达到预定载荷后停止施加位移载荷，并保持位移载荷不变。
[0043]步骤g，水平横向增压装置撤除载荷；
全部撤除左侧的水平横向液压千斤顶4的位移载荷，其它方向的位移载荷保持不变。还可以根据需要撤除其它一个或多个的方向的位移载荷，以使试样7受到的载荷与工程的实际相符合。
[0044]步骤h，预定时间内试样7的位移载荷不变，检测记录全程的压力数据；
根据研宄需要，在预定时间内保持位移载荷不变后继续施加预定垂直方向或水平方向的位移载荷，达到预定位移载荷后继续在预定时间内保持位移载荷不变，根据研宄需要可循环进行，监测记录全程的压力数据；前后两侧的水平加载板5中部开有与超声波监测探头9相适配的圆孔，超声波监测探头9分别安装在圆孔内且超声波监测探头9与左右两侧的水平加载板5之间、左右两侧的水平加载板5与试样7之间分别设有耦合剂；超声波监测探头9与前后两侧的两个水平纵向液压千斤顶6的活塞之间设有弹簧，将超声波监测探头9压紧在水平加载板5上。超声波监测探头9与非金属超声波检测仪相连通，对试样7内部进行监测，前后两侧的水平加载板5上开有供导线穿过的槽；还通过摄像机10监测记录试样7的图像数据。超声波监测探头9还可以安装在左右两侧的加载板内。
[0045]步骤i，上位机分析监测到的压力随时间的变化关系，绘制应力-时间曲线。
[0046]上位机分析检测到的压力随时间的变化关系，绘制应力-时间曲线，即试样松弛特性曲线。应力即为压力与压力作用面的面积的比值。
[0047]如图6所示:该应力松弛曲线中试样7的应力随着时间的延长逐渐减小，并且减小的越来越慢。
[0048]真三轴加卸载岩石应力松弛试验，能够根据实际需要选择对试样7的一个或多个方向时间载荷进行应力松弛试验，更符合实际现场情况，试验结果更符合实际，对工程具有更好的指导意义。
[0049]通过分析本应力松弛曲线，可深入了解长期载荷作用下岩石力学性质的衰减规律，为岩石工程的长期稳定与安全运营提供科学依据，同时也有助于丰富和完善岩石力学理论的研宄，尤其对于岩石流变力学理论。此外，也是用以解释和分析地质构造运动现象和进行岩体工程长期稳定性预测的重要依据。
[0050]岩石松弛特性与蠕变特性决定了软岩巷道支护与围岩相互作用的演变机制和过程，弄清岩石松弛特性无疑对进一步正确认识和解答不同类型巷道支护(加固)的对象、围岩稳定条件、支护(加固)与围岩相互作用的机制、各种支护(加固)技术优化选择设计方法等根本性问题提供重要的理论基础，具有重要的理论研宄意义。
[0051]在巷道开挖过程中普遍存在岩石的卸荷松弛过程，目前并没有建立起综合反映应力和时间关系的理论模型，通过岩石应力松弛试验，研宄岩石应力随时间的变化规律，有助于理论模型的建立。试验中得到不同应力水平下典型岩石类材料试件松弛特性曲线，建立岩石松弛曲线模型，为巷(隧)道稳定及控制研宄提供理论依据。
[0052]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，包括承载框架(I)和设置在承载框架(I)上的增压装置，承载框架(I)中部安装有试样(7)，其特征在于:所述的增压装置包括竖向增压装置、水平横向增压装置和水平纵向增压装置，分别独立的对试样(7)施加竖向、水平横向和水平纵向方向的载荷；竖向增压装置、水平横向增压装置和水平纵向增压装置分别通过无线压力变送器与上位机相连接，并将压力信号实时上传至上位机；还设置有与上位机相连的超声波监测装置和摄像装置，超声波监测装置包括超声波监测探头(9)和非金属超声波检测仪，超声波监测探头(9)设置在加载板中部的开孔内并通过支撑在增压装置上的弹簧压紧。2.根据权利要求1所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，其特征在于:所述的承载框架(I)包括固定承载框架(101)和部分安装在固定承载框架(101)内的活动承载框架(102);所述竖向增压装置安装在固定承载框架(101)顶部，所述水平横向增压装置安装在固定承载框架(101)的横向两侧，所述水平纵向增压装置安装在活动承载框架(102)的纵向两侧。3.根据权利要求2所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，其特征在于:所述的固定承载框架(101)为前后两侧开口的矩形桶；所述活动承载框架(102)包括前后两侧的承载板和前后承载板之间的连接横梁，活动承载框架(102)底部固定有支撑底板(103)，活动承载框架(102 )通过支撑底板(103 )固定在固定承载框架(101)上。4.根据权利要求1所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，其特征在于:还设置有超声波监测装置，对所述试样(7)进行超声波实时监测。5.根据权利要求1所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，其特征在于:所述的竖向增压装置包括竖向液压千斤顶(2)和手动液压泵。6.根据权利要求1所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，其特征在于:所述的水平横向增压装置包括两个水平横向液压千斤顶(4)和手动液压泵，两个水平横向液压千斤顶(4)分别设置在所述的承载框架(I)的左右两侧；水平横向液压千斤顶(4)与手动液压泵--对应。7.根据权利要求1所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置，其特征在于:所述的水平纵向增压装置包括两个水平纵向液压千斤顶(6)和手动液压泵，两个水平纵向液压千斤顶(6)分别设置在所述的承载框架(I)的前后两侧；水平纵向液压千斤顶(6)与手动液压泵--对应。8.一种利用权利要求1~7任一项所述的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置的试验方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤a，放置试样(7)在承载框架(I)中部； 步骤b，放置加载板到试样(7)的侧面和顶面； 步骤C，上位机和压力变送器实时通信，对试样(7)受到的压力实时监测； 步骤d，水平横向增压装置增压至预定载荷； 步骤e，水平纵向增压装置增压至预定载荷； 步骤f，竖向增压装置增压至预定载荷； 步骤g，水平纵向增压装置撤除载荷； 步骤h，预定时间内试样(7)的位移载荷不变，检测记录全程的压力数据； 步骤i，上位机分析监测到的压力随时间的变化关系，绘制应力-时间曲线。9.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于:步骤a中所述的试样(7)底部与承载框架(I)之间设有垫板(8)以调整试样(7)的高度。10.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于:所述的水平横向增压装置包括两个水平横向液压千斤顶(4)和手动液压泵，两个水平横向液压千斤顶(4)分别设置在所述的承载框架(I)的左右两侧； 步骤g中所述的撤除载荷的具体方法是撤除水平横向增压装置左侧的水平横向液压千斤顶(4)上的载荷。
【专利摘要】真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置及试验方法，属于矿业和岩土工程的试验检测监测技术领域。其特征在于：所述的增压装置包括竖向增压装置、水平横向增压装置和水平纵向增压装置，增压装置分别通过无线压力变送器与上位机相连接，并将压力信号实时上传至上位机；还设置有与上位机相连的超声波监测装置和摄像装置，超声波监测装置包括超声波监测探头（9）和非金属超声波检测仪，超声波监测探头（9）设置在加载板中部的开孔内并通过支撑在增压装置上的弹簧压紧。本发明的真三轴加卸载岩石应力松弛试验装置能够保持试样变形长期不变，增压装置能够分别在三个方向独立加载；试验方法更加符合实际情况，为巷（隧）道稳定及控制研究提供理论依据。
【IPC分类】G01N3/10
【公开号】CN104897467
【申请号】CN201510381226
【发明人】张晓君, 林芊君
【申请人】山东理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月1日