实验室用岩石强度测试的围压加载装置制造方法
【专利摘要】实验室用岩石强度测试的围压加载装置，包括圆柱形的筒体，筒体的下端固定在承载座上，筒体的上端设有用于封闭筒体的加载盖，所述筒体中套设有密封件，密封件由通过立柱螺纹连接的上下两个对称的套环组成，两个套环的外围与筒体的内壁通过螺纹连接，且两个套环的外螺纹上设有防水胶带，所述密封件内设有用于包裹岩石试件的橡胶套，橡胶套与筒体内壁之间形成一夹层空腔，筒体上设有与该夹层空腔相连通的通孔。该围压加载装置施加的环向均布的围压，能够最大程度的保证岩石试件在被破坏前保持应力的均匀分布，提高试验的有效性和试验结果的可靠性；该装置在满足实验室需求的基础上，结构简单，且各连接部件易组装拆卸，密封性能好。
【专利说明】实验室用岩石强度测试的围压加载装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩石力学试验中岩石试件的围压加载装置，具体的说是一种实验室用岩石强度测试的围压加载装置。
【背景技术】
[0002]建筑、交通、水利等土木工程领域常涉及岩土体与水的相互作用，实际工程中的岩土体与水相互作用时，还受到水(含有各种化学成分的水溶液)的压力作用，研究岩石的动力性质，其目的是了解和掌握岩石在不同的加载历史和条件下的动力性质，以便为岩石动力边坡及深部岩体工程的设计和开挖提供依据。在地下工程中，岩石的抗压强度与岩体的覆存深度(围压荷载)相关，深部岩体具有更为复杂的地质力学背景，即高地应力、高地温、高岩溶水压力、强烈的开采扰动，因而其在受力后体现出来的变形、强度特性与浅部岩体不同，而且随着深度加深地温的不断升高，对工程的开挖及深部地下工程会造成危害，甚至阻碍人们的生产活动。一般情况下，岩石抗压强度与围压荷载的关系可以通过试验的方法获得。目前，广泛采用的是霍普金森动态试验设备，如落锤和轻气炮，由于岩石试件在受到很小的破坏应变时，就会造成其应力平衡的提前破坏，影响试验的有效性，而前者在试验过程中，特别是对于大尺寸的岩石试件，难以实现恒定荷载、恒定应变率及应力均匀化，后者设备复杂，运行成本高，超过了实验室所能承担的成本范围。现有实验室中也有采用改进型的SHPB装置，包括入射杆、透射杆、数据采集系统和围压加载装置，该装置存在试验结束后难以拆卸、试验过程中因密封问题存在漏油的缺陷，影响试验结果的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有围压加载装置在试验过程中易造成岩石试件应力平衡的提前破坏，或是漏油以及设备较为复杂的缺陷，提供一种实验室用岩石强度测试的围压加载装置。
[0004]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:实验室用岩石强度测试的围压加载装置，包括圆柱形的筒体，筒体的下端固定在承载座上，筒体的上端设有用于将岩石试件密封在筒体内的加载盖，所述筒体中套设有密封件，密封件由通过立柱螺纹连接的上下两个对称的套环组成，两个套环的外围与筒体的内壁通过螺纹连接，且两个套环的外螺纹上设有防水胶带，所述密封件内设有用于包裹岩石试件的橡胶套，橡胶套与筒体内壁之间形成一夹层空腔，筒体上设有与该夹层空腔相连通的通孔。
[0005]所述筒体的下端设有凸台，凸台与承载座之间通过螺栓连接。
[0006]所述筒体的上端设有用于承载加载盖的凸台。
[0007]所述橡胶套的两端通过胶水分别固定在两个套环的内壁上。
[0008]本发明在使用时，将岩石试件植入筒体的橡胶套中，然后将筒体放置于实验压力机的平台和压头之间，通过筒体上的通孔注入液压油或是用以模拟深部岩层的浆体，对岩石试件进行围压荷载的施加，达到预定的围压值后，释放压力机的压头，进行岩石试件强度的实验。
[0009]有益效果:(I)、该装置通过筒体上的通孔注入浆体给岩石试件施加环向的围压荷载，且橡胶套使岩石试件与所注入的浆体相隔离，环向均布的围压能够最大程度的保证岩石试件在被破坏前保持应力的均匀分布，避免岩石试件在应力平衡前提前破坏；
(2)特别是对于大尺寸岩石试件，在实验室条件下，可以实现通过调整筒体的高度和孔径之比，实现最大化的应力均匀化，最大程度地保证试件在破坏前保持应力均匀分布，提高试验的有效性和试验结果的可靠性；
(3)该装置在满足实验室需求的基础上，结构简单，且各连接部件易组装拆卸。由于该装置中套环的筒体之间通过螺纹加防水胶带连接，密封性能好，同时，岩石试件可在任意一端植入橡胶套内组装后进行实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中密封件的结构示意图。
[0011]附图标记:1、岩石试件，2、加载盖，3、密封件，301、套环，302、立柱，4、橡胶套，5、筒体，501、凸台，6、承载座，7、通孔。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，实验室用岩石强度测试的围压加载装置，该装置包括立式圆柱形的筒体5，筒体5的上下两端均设有凸台，其中，筒体5下端的凸台上设有螺纹孔，筒体5下端的凸台通过螺栓安装在承载座6上，筒体5的上端设有用于将岩石试件密封在筒体5内的加载盖2。筒体5中套设有与筒体5等高的密封件3，如图2所示，密封件3由两个套环301和两根立柱302组成，其中，两个套环301通过两根立柱302可拆卸地连接在一起，如两个套环301上对应设有螺纹孔，两根立柱302与两个套环301螺纹连接，所述两个套环301的外螺纹上设有防水胶带，所述密封件3内设有用于包裹岩石试件I的橡胶套4，橡胶套4的两端通过胶水分别固定在两个套环301的内壁上，橡胶套4与筒体5内壁之间形成一夹层空腔，筒体5上设有与该夹层空腔相连通的通孔7。
[0013]进一步的，该筒体5的下端设有凸台，凸台与承载座6之间通过螺栓连接。
[0014]进一步的，该筒体5的上端设有用于承载加载盖2的凸台。
[0015]该装置在使用时，首先，将密封件3的上下两部分套环301通过立柱302连接，并将橡胶套4用胶水固定在密封件3内；其次，在密封件3外侧螺纹上设置防水胶带，将密封件3旋紧在筒体5上，并将加工好的岩石试件I通过筒体5的任意一端植入橡胶套4内；然后，将承载座6通过螺栓安装在筒体5的一端，在筒体5的另一端安装加载盖2 ;最后，将该围压加载装置安放在实验压力机的平台和压头之间，通过筒体5上的通孔7注入浆体进行围压荷载的施加，释放压力机压头进行岩石强度的实验。
[0016]本发明中，围压值的获取通过常用的液压表实现，根据实验所需围压的大小，选择不同量程的液压表。将围压加载装置安放在实验压力机的平台和压头之间，通过筒体5上的通孔7，在橡胶套4与筒体5内壁之间的夹层空腔中注入浆体，进行围压荷载的施加，释放压力机压头进行轴向的加压，在轴向压力的增加过程中，岩石试样I中将产生剪应力，若其中某位置的剪应力达到其抗剪强度，则在该剪切面的两侧将产生相对位移，最终被破坏。由于岩石试件I的外围被衆体包裹，即利用衆体对岩石试件I模拟施加围压，确保岩石试件I中边界上作用力的分布均匀，避免岩石试件I在应力平衡前提前破坏，提高试验的有效性和试验结果的可靠性。该装置具有结构简单、使用方便和密封性能优良的特点，可安全、高效、可靠的实现围压加载实验。
【权利要求】
1.实验室用岩石强度测试的围压加载装置，包括圆柱形的筒体(5)，筒体(5)的下端固定在承载座(6)上,筒体(5)的上端设有用于将岩石试件(I)密封在筒体(5)内的加载盖(2)，其特征在于:所述筒体(5)中套设有密封件(3)，密封件(3)由通过立柱(302)螺纹连接的上下两个对称的套环(301)组成，两个套环(301)的外围与筒体(5 )的内壁通过螺纹连接，且两个套环(301)的外螺纹上设有防水胶带，所述密封件(3)内设有用于包裹岩石试件(I)的橡胶套(4)，橡胶套(4)与筒体(5)内壁之间形成一夹层空腔，筒体(5)上设有与该夹层空腔相连通的通孔(7)。
2.根据权利要求1所述的实验室用岩石强度测试的围压加载装置，其特征在于:所述筒体(5 )的下端设有凸台，凸台与承载座(6 )之间通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的实验室用岩石强度测试的围压加载装置，其特征在于:所述筒体(5)的上端设有用于承载加载盖(2)的凸台。
4.根据权利要求1所述的实验室用岩石强度测试的围压加载装置，其特征在于:所述橡胶套(4)的两端通过胶水分别固定在两个套环(301)的内壁上。
【文档编号】G01N3/10GK103760028SQ201410006980
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】王新武, 高富强, 李凤霞, 张坤 申请人:洛阳理工学院