一种用于矩形岩块双向加载试验的装置的制造方法

文档序号:10684964阅读:596来源:国知局
一种用于矩形岩块双向加载试验的装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于矩形岩块双向加载试验的装置;包括套筒、框架、传力压杆、钢垫板、滚珠盘和四个压板;套筒穿透框架并固定在所述框架上;传力压杆包括两个相对的水平方向传力压杆和两个相对的竖直方向传力压杆,传力压杆的一端穿过套筒并与钢垫板连接,传力压杆与钢垫板之间为球铰连接;滚珠盘设置在钢垫板与压板之间,压板具有施压面、承压面及四个侧面,钢垫板通过滚珠盘作用在压板的承压面上,四个压板的施压面分别与长方体试件的四个表面接触,四个表面为长方体试件的两组相对的表面;能够在不影响现有剪切试验机正常使用功能的前提下,实现矩形岩块试件的双向加载试验。
【专利说明】
一种用于矩形岩块双向加载试验的装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种岩石试验设备,特别是涉及一种用于矩形岩块双向加载试验的装置。
【背景技术】
[0002]进入21世纪以来,随着社会经济的不断发展,国家对基础工程建设投资力度的不断加大,地下空间开发逐渐走向深部,尤其是西部大开发战略的强势推进,在水电利用、矿产资源开采、交通运输、石油地下储藏、核废料处置等工程中遇到的深部岩石力学问题越来越突出,而基于单轴压缩试验获得的力学指标已然无法表征深埋岩体力学特性,因此,研究岩石材料在双向或三向应力作用下的力学性能及其破坏规律,对于深埋工程具有重大实际意义。但是,限于真三轴试验机高昂的价格和维护成本,国内绝大部分的岩体工程科研机构仍然只配有成本相对较低、又能服务基础教学用的单轴压缩和结构面剪切试验机,这就极大制约了岩石材料双向或三向作用的力学特性试验研究进度。如何在发挥现有仪器设备余热的前提下,获得双向甚至是三向加载试验条件,对于岩石力学试验研究,意义重大。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于提供一种可用于矩形岩块双向加载试验的装置,能够在不影响现有剪切试验机正常使用功能的前提下,实现矩形岩块试件的双向加载试验目的。
[0004]为达到以上目的,本发明所采用的解决方案是:
[0005]—种用于矩形岩块双向加载试验的装置;包括套筒、框架、传力压杆、钢垫板、滚珠盘和四个压板;所述套筒穿透所述框架并固定在所述框架上;所述传力压杆包括两个相对的水平方向传力压杆和两个相对的竖直方向传力压杆,所述传力压杆的一端穿过所述套筒并与所述钢垫板连接,所述传力压杆与所述钢垫板之间为球铰连接;所述滚珠盘设置在所述钢垫板与所述压板之间,所述压板具有施压面、承压面及四个侧面,所述钢垫板通过所述滚珠盘作用在所述压板的承压面上,所述四个压板的施压面分别与长方体试件的四个表面接触,所述四个表面为所述长方体试件的两组相对的表面;对任一所述压板:该压板均与其它两个压板相接触,且该压板的施压面与所述两个压板中的一个压板的侧面相接触,该压板的一个侧面与所述两个压板中的另一个压板的施压面相接触。
[0006]可选的,所述套筒筒壁上布设有可转动的钢珠,所述传力压杆通过所述钢珠与所述套筒筒壁接触。
[0007]可选的,所述滚珠盘包括树脂板和滚珠盘钢珠,所述树脂板厚度小于所述滚珠盘钢珠的直径,所述滚珠盘钢珠镶嵌在所述树脂板上的通孔中,所述滚珠盘钢珠可在所述通孔中转动。
[0008]可选的,所述四个压板的厚度相等,以均与所述四个侧面平行的直线的方向作为所述压板的长度方向,则:对任一所述压板,该压板的高度与该压板的长度之差为该压板施压面接触长方体试件侧面的高度。
[0009]可选的,所述套筒为空心圆柱体,固定在所述框架四边框中央位置。
[0010]可选的,所述套筒钢珠间隙填充黄油。
[0011]可选的,试验机加载平台的施力设备与所述传力压杆接触,对所述传力压杆施加压力。
[0012]可选的,所述框架由框架外层钢板和框架内层钢板拼接而成。
[0013]可选的,所述框架内层钢板与所述框架外层钢板通过钢缀板固定连接,在所述框架外层钢板底边框两侧均设置有钢脚肢。
[0014]可选的,所述传力压杆为实心圆柱体,并能够在所述套筒内往复运动。
[0015]可选的,所述装置为一体式结构。
[0016]根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
[0017]1、矩形滚珠盘允许加载过程中压板做垂直于传力压杆轴线方向的位移;2、交错叠放的压板能够适应试件产生荷载作用方向的变形和位移;3、球铰连接的传力压杆和钢垫板,能够协调适应矩形岩块制作误差;4、试验装置的竖直方向和水平方向是两套独立的加载系统,可以设置不同的加载速率,施加不同大小的载荷,并可任意保持载荷持续时间;5、试验装置为一体式设计,便于在试验机上装载,不影响剪切试验机的正常使用功能;6、可针对不同尺寸的矩形岩块进行双向加载试验。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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的附图。
[0019]图1为用于矩形岩块双向加载试验装置的平面图;
[0020]图2为图1的A-A剖面图;
[0021]图3为图2的B-B剖面图;
[0022]图4为球铰连接的传力压杆与钢垫板细部结构图;
[0023]图5为滚珠盘的布置示意图;
[0024]图6为四块压板叠压布置示意图;
[0025]图中:1:水平方向传力压杆;2:竖直方向传力压杆;3:框架外层钢板;4:框架内层钢板;5:套筒;6:钢垫板;7:钢缀板;8:滚珠盘;9:压板;10:矩形岩块;11:钢脚肢。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0027]本发明的目的是提供一种用于矩形岩块双向加载试验的装置,
[0028]—种用于矩形岩块双向加载试验的装置;包括套筒5、框架、传力压杆、钢垫板6、滚珠盘8和四个压板9;所述套筒5穿透所述框架并固定在所述框架上;所述传力压杆包括两个相对的水平方向传力压杆I和两个相对的竖直方向传力压杆2,所述传力压杆的一端穿过所述套筒5并与所述钢垫板6连接,所述传力压杆与所述钢垫板6之间为球铰连接;所述滚珠盘8设置在所述钢垫板6与所述压板9之间,所述压板9具有施压面、承压面及四个侧面,所述钢垫板6通过所述滚珠盘8作用在所述压板9的承压面上,所述四个压板9的施压面分别与长方体试件的四个表面接触,所述四个表面为所述长方体试件的两组相对的表面;对任一所述压板9:该压板9均与其它两个压板9相接触,且该压板9的施压面与所述两个压板9中的一个压板9的侧面相接触,该压板9的一个侧面与所述两个压板9中的另一个压板9的施压面相接触;所述套筒5筒壁上布设有可转动的钢珠,所述传力压杆通过所述钢珠与所述套筒5筒壁接触;所述滚珠盘8包括树脂板和滚珠盘8钢珠,所述树脂板厚度小于所述滚珠盘8钢珠的直径,所述滚珠盘8钢珠镶嵌在所述树脂板上的通孔中,所述滚珠盘8钢珠可在所述通孔中转动;所述四个压板9的厚度相等,以均与所述四个侧面平行的直线的方向作为所述压板9的长度方向,则:对任一所述压板9,该压板9的高度与该压板9的长度之差为该压板9施压面接触的长方体试件侧面的高度;所述套筒5为空心圆柱体,固定在所述框架四边框中央位置;所述套筒5钢珠间隙填充黄油;试验机加载平台的施力设备与所述传力压杆接触,对所述传力压杆施加压力;所述框架由框架外层钢板3和框架内层钢板4拼接而成;所述框架内层钢板4与所述框架外层钢板3通过钢缀板7固定连接,在所述框架外层钢板3底边框两侧均设置有钢脚肢11;所述传力压杆为实心圆柱体,并能够在所述套筒5内往复运动;所述装置为一体式结构。
[0029]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0030]装置主体由1mm厚外层钢板3和内层钢板4组成双层矩形框架,两层钢板间净距50mm,由1mm厚钢缀板7将两层钢板焊接成整体,钢脚肢11由5mm厚、80mm宽钢板倾斜30°,沿双层矩形框架全宽通长焊接;在双层矩形框架每个边框的中央位置开直径为60mm的孔,然后将套筒5固定在双层矩形框架上;水平方向传力压杆I或竖直方向传力压杆2为直径50mm的实心不锈钢圆柱体,并插入套筒5;水平方向传力压杆I或竖直方向传力压杆2与试验机压头相接触的压杆头为厚25_、直径10mm的钢板;水平方向传力压杆I或竖直方向传力压杆2与钢垫板6相接触的球铰球面半径为65mm,钢垫板6厚15mm、长宽各80mm,球面位于钢垫板6的中部;矩形滚珠板8的滚珠直径为I Omm,板材为树脂材料,厚8mm、长宽各80mm ;压板9长25mm、厚 100mm、高度根据试件尺寸定为125mm、150mm、175mm、200mm、和225mm。
[0031 ]具体实施步骤如下:
[0032]1.装载试验装置:将一体式双向加载试验装置至于剪切试验机工作平台上,其中:竖直方向传力压杆2与竖向加载压头轴线对齐,水平向传力压杆I与水平向加载压头轴线对齐。
[0033]2.压板9选择:根据矩形岩块试件的外形尺寸,以及交错叠放方式选择压板9。
[0034]3.放置试件与压板9:将矩形岩板试件放置于下层压板9上,试件中心轴线与竖直方向传力压杆2轴线对齐;然后将压板9按图5样式叠放在试件周边。
[0035]4.加载:根据试验方案,分别施加竖直方向和水平方向载荷。
[0036]5.拆卸试验装置:试验测试完成后,清理破坏后试件,收集压板9、滚珠盘8、及钢垫板6,然后将一体式试验装置从剪切试验机上取下,最后清理卫生,试验设备复位。
[0037]综上,即可实现对矩形岩块试件进行双向加载的试验目的。
[0038]本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种用于矩形岩块双向加载试验的装置;其特征在于:包括套筒(5)、框架、传力压杆、钢垫板(6)、滚珠盘(8)和四个压板(9);所述套筒(5)穿透所述框架并固定在所述框架上;所述传力压杆包括两个相对的水平方向传力压杆(I)和两个相对的竖直方向传力压杆(2),所述传力压杆的一端穿过所述套筒(5)并与所述钢垫板(6)连接,所述传力压杆与所述钢垫板(6)之间为球铰连接;所述滚珠盘(8)设置在所述钢垫板(6)与所述压板(9)之间,所述压板(9)具有施压面、承压面及四个侧面,所述钢垫板(6)通过所述滚珠盘(8)作用在所述压板(9)的承压面上,所述四个压板(9)的施压面分别与长方体试件的四个表面接触,所述四个表面为所述长方体试件的两组相对的表面;对任一所述压板(9):该压板(9)均与其它两个压板(9)相接触,且该压板(9)的施压面与所述两个压板(9)中的一个压板(9)的侧面相接触,该压板(9)的一个侧面与所述两个压板(9)中的另一个压板(9)的施压面相接触。2.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述套筒(5)筒壁上布设有可转动的钢珠,所述传力压杆通过所述钢珠与所述套筒(5)筒壁接触。3.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述滚珠盘(8)包括树脂板和滚珠盘(8)钢珠,所述树脂板厚度小于所述滚珠盘(8)钢珠的直径,所述滚珠盘(8)钢珠镶嵌在所述树脂板上的通孔中,所述滚珠盘(8)钢珠可在所述通孔中转动。4.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述四个压板(9)的厚度相等,以均与所述四个侧面平行的直线的方向作为所述压板(9)的长度方向,则:对任一所述压板(9),该压板(9)的高度与该压板(9)的长度之差为该压板(9)施压面接触长方体试件侧面的高度。5.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述套筒(5)为空心圆柱体,固定在所述框架四边框中央位置。6.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述套筒(5)钢珠间隙填充黄油。7.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:试验机加载平台的施力设备与所述传力压杆接触,对所述传力压杆施加压力。8.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述框架由框架外层钢板(3)和框架内层钢板(4)拼接而成。9.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述框架内层钢板(4)与所述框架外层钢板(3)通过钢缀板(7)固定连接,在所述框架外层钢板(3)底边框两侧均设置有钢脚肢(11)。10.根据权利要求1所述用于矩形岩块双向加载试验的装置,其特征在于:所述传力压杆为实心圆柱体,并能够在所述套筒(5)内往复运动。
【文档编号】G01N3/08GK106053221SQ201610348105
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】蒲成志, 张志军, 郭宇芳, 李峰, 伍玲玲, 曾佳君
【申请人】南华大学
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