一种室内真三轴大型物理模拟试验机的加载板装置的制作方法

文档序号:12968584阅读:211来源:国知局
技术领域本实用新型属于岩石力学性质研究技术领域,特别涉及一种室内真三轴大型物理模拟试验机的加载板设计装置,适用于力学、土木工程、岩土工程、采矿工程等,尤其适用于室内试验压裂液的回收。

背景技术:
根据力学原理,任何物体都受到来自X、Y、Z三个方向的力,分别叫做最大主应力、中主应力和最小主应力,用符号σ1、σ2、σ3表示(一般来说σ1≥σ2≥σ3)。在深部岩土力学环境中,岩土体三向应力各不相等,为模拟高地应力环境下岩体的力学破坏行为,在室内开展真三轴大型物理模拟试验。岩体所受到的三个主应力的大小往往是不同的,真三轴大型物理试验是模拟岩体受到荷重的情况下,内部任一小单元所承受的应力状态。研究在三向应力条件下,主应力与应变的关系及强度特性。试样一般为正立方体或矩形体。试验时对试样各互相垂直的主应力面(即X、Y、Z)分别施加大于主应力σ1、中主应力σ2及小主应力σ3(主应力的关系:σ1≥σ2≥σ3),即试样在三个互相垂直面上施加各自独立的三个主应力σ1、σ2、σ3,测定相应的主应变ε1、ε2、ε3和体积变化等。室内真三轴试验方法测定的结果比常规三轴试验即轴对称三轴试验更能反映真实的本构关系,也更复杂。室内真三轴大型物理模拟试验机所用的侧向(σ2和σ3方向)加载板一般为30-60mm,厚的钢板,其长宽高按照加载试样尺寸大小选取,长宽截面应略大于试样侧面。加载板总重量一般在100kg以上,安装时采用吊机机械安装和人工辅助的方式,但是室内真三轴大型物理模拟试验机常用的加载板通常只有1个挂钩可供吊机使用,安装过程中容易摇摆不定,给试验操作人员带来了一定的安全隐患,为此,想到改进加载板的一种设计方法,即在加载板上布置3-6个绳索通道,方便吊机提起、人工安装,增强安装过程的安全性。提高加载板安装过程的稳定性、降低室内试验安全隐患,是本实用新型专利的主要目的。

技术实现要素:
本实用新型的目的是在于提供了一种室内真三轴大型物理模拟试验机的加载板设计装置,结构简单,使用方便,提高了加载板安装过程的稳定性,降低了室内试验安全隐患。为了实现上述的目的,本实用新型采用以下技术措施:一种室内真三轴大型物理模拟试验机的加载板设计装置,它由加载板、绳索通道、高强度绳索组成,加载板(包括加载板上的绳索通道)和安装加载板的高强度绳索。其特征在于:高强度绳索穿过加载板上的绳索通道,挂在室内吊机的挂钩上,将加载板安装在试样外侧,高强度绳索与加载板连接,高强度绳索安装加载板前通过绳索通道连接在加载板上,连接好后挂在起吊机的吊钩上。室内真三轴大型物理模拟试验机的加载板为长680-720mm、宽580-620mm、厚48-52mm的长方体,选用实心、高强度不锈钢材质,在侧向加载板的上部、距离边缘48-52mm处对称设置4个直径18-22mm的挂钩通道(以4个绳索通道为例),通道贯通加载板整个厚度,绳索通道距离加载板上侧面48-52mm,通道之间的间隔距离100-140mm,通道直径大于高强度绳索直径。吊机提取加载板的绳索采用直径13-17mm的高强度绳索,该绳索在10KN的压力作用下不发生变形、折断等损坏现象,将高强度绳索穿过加载板预留的绳索通道。本实用新型的工作过程如下所述,室内真三轴大型物理模拟试验前,借助室内起吊机将加载板安装在试样外侧,高强度绳索需要穿过绳索通道,以此来固定高强度绳索与加载板之间的连接,高强度绳索在安装加载板前通过绳索通道连接在加载板上,连接好后挂在起吊机的吊钩上,同时需要保证,在起吊前、起吊过程中、安装过程中加载板始终处于竖直平衡状态。具体的实验操作:将高强度绳索连接在加载板的绳索通道上,吊机提取、人工辅助将加载板安装在试样外侧面。本实用新型与现有技术相比,具有以下优点和效果:1)该装置只需在原有室内真三轴大型物理模拟试验机侧向加载板的基础上改进即可。2)加工工艺简单,属于单一机械性性加工,不涉及任何化学、物理装置,易于操作。3)用于提取加载板的绳索可随装随用,连接方式简单。4)操作方便,大大提高了室内真三轴大型物理模拟试验加载板安装和拆卸过程的安全性。5)节约室内真三轴大型物理模拟试验时间成本。运用改进后的加载板安装及拆卸过程节约时间约10min/次,完成一次室内真三轴大型物理模拟试验过程需安装和拆卸加载板4次,故一次试验节省时间约40分钟。本实用新型通过增设加载板上的绳索安装通道,增强加载板被提取安装过程中整体结构的稳定性能,适于用室内真三轴大型物理模拟试验。本实用新型在力学、隧道、桥梁、地铁等领域现场岩体试样或物理模拟试样的大型三轴试验都具有一定的应用前景。附图说明图1为一种室内真三轴大型物理模拟试验机侧向加载板装置示意图;图2a为一种加载板装置的主视图;图2b为一种加载板装置的俯视图;图2c为一种加载板装置的侧视图。其中:1―加载板,1-1―绳索通道;2―高强度绳索。具体实施方式实施例1(以4个绳索通道为例):下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述,一种室内真三轴大型物理模拟试验机侧向加载板装置,它由加载板1、绳索通道1-1、高强度绳索2组成,其特征在于:高强度绳索2穿过加载板上的绳索通道1-1,挂在室内吊机的挂钩上,将加载板1安装在试样外侧,高强度绳索2与加载板1连接,高强度绳索2安装加载板1前通过绳索通道1-1连接在加载板1上,连接好后挂在起吊机的吊钩上。室内真三轴大型物理模拟试验前,借助室内起吊机将加载板1安装在试样外侧,高强度绳索2需要穿过绳索通道1-1,以此来固定高强度绳索2与加载板1之间的连接,高强度绳索2在安装加载板前通过绳索通道连接在加载板1上,连接好后挂在起吊机的吊钩上,同时需要保证,在起吊前、起吊过程中、安装过程中加载板1始终处于竖直平衡状态。室内真三轴大型物理模拟试验机的加载板1为长680或690或700或710或720mm、宽580或590或600或610或620mm、厚48或49或50或51或52mm的长方体,选用实心、高强度不锈钢材质,在侧向加载板1的上部、距离边缘48或49或50或51或52mm处对称设置四个直径18-22mm的挂钩通道,通道贯通加载板1整个厚度,绳索通道1-1距离加载板1上侧面48-52mm。该绳索在10KN的压力作用下不发生变形、折断等损坏现象,将高强度绳索穿过加载板预留的绳索通道。如图2a所示,加载板上的绳索通道1-1对称分布在加载板1上。绳索通道1-1之间的间隔距离100或110或120或130或140mm,绳索通道1-1直径大于高强度绳索2直径。如图2b所示,加载板上的绳索通道1-1对称分布在加载板1上。如图2c所示,加载板上的绳索通道1-1对称分布在加载板1上。绳索通道直径13或14或15或16或17mm,绳索通道1-1直径大于高强度绳索2直径。该绳索在10KN的压力作用下不发生变形、折断等损坏现象,将高强度绳索穿过加载板预留的绳索通道。
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