一种原位岩体三轴流变试验装置的制作方法

本发明属于岩土试验设备技术领域，具体涉及一种原位岩体三轴流变试验装置，应用于对原位岩体进行三轴压缩蠕变试验。

背景技术：

原位岩体流变试验系统是一种用于岩土工程领域的室外试验系统，其目的是通过原位岩体三轴压缩蠕变试验研究原位岩体的流变特性，从而获得工程岩体的应力、应变随时间的发展变化规律及定量化的岩体力学指标，为科研、生产提供必要的基础资料。

文献调研表明，现有的岩体流变试验存在以下不足：1)室内岩体流变试验试样尺寸少，不能反映出岩体内原生裂隙对岩体流变性质的影响；2)现场岩体流变试验开展的较少，获取的科研生产基础数据资料较少；3)仅有不多的原位岩体流变试样也多为单轴压缩蠕变试验。

因此本领域技术人员致力于开发一套能对原位岩体进行三轴压缩蠕变试验且成本相对较低的岩土流变试验装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种原位岩体三轴流变试验装置。较之前的岩体流变试验装置更能准确地研究实际岩体流变特性，且造价更为低廉，可组装拆卸。

本发明通过以下技术方案实现：

一种原位岩体三轴流变试验装置，包括垂直向传力装置，还包括岩体试样四侧的四个水平向传力装置以及位于基坑底部的固定立柱，岩体试样位于基坑内，岩体试样的底部水平插入有位移测量杆，

垂直向传力装置包括位于岩体试样顶部的垂直三层传力板，垂直三层传力板与垂直油缸一端连接，垂直油缸另一端与垂直单层传力板连接，垂直油缸与垂直油缸驱动泵连接，垂直单层传力板通过垂直空心传力柱与单层传力板连接，单层传力板与垂直向传力工字钢连接，垂直向传力工字钢设置在巷道顶板上，

水平向传力装置包括位于岩体试样侧部的水平三层传力板，水平三层传力板与侧部油缸一端连接，侧部油缸另一端与水平单层传力板连接，侧部油缸与侧部油缸驱动泵连接，水平单层传力板与水平向传力工字钢连接，水平向传力工字钢设置在基坑坑壁上，

还包括用于检测垂直三层传力板四角的垂直位移的垂直向顶部百分表，垂直向顶部百分表固定在固定立柱上，

还包括用于检测位移测量杆的垂直位移的垂直向底部百分表，垂直向底部百分表固定在固定立柱上，

还包括用于检测水平三层传力板的上部水平位移的水平向上部百分表，水平向上部百分表固定在固定立柱上，

还包括用于检测水平三层传力板的下部水平位移的水平向下部百分表，水平向下部百分表固定在固定立柱上。

本发明较现有技术相比，具有以下优点：

本发明提供的一种原位岩体三轴流变试验装置，装置操作便捷，易于进行多次改造升级。可更换不同工作压力的驱动泵和油缸，从而可进行更大荷载范围的岩体流变试验，可改变岩体试样、垂直三层传力板和水平三层传力板的尺寸，从而可进行不同尺寸岩体试样的原位流变试验。

附图说明

图1为本发明的侧视图。

图2为本发明的俯视图。

图中：1-岩体试样；2-垂直向传力装置；201-垂直三层传力板；202-垂直油缸；203-垂直单层传力板；204-垂直空心传力柱；205-单层传力板；206-垂直向传力工字钢；3-水平向传力装置；301-水平三层传力板；302-侧部油缸；303- 水平单层传力板；304-水平向传力工字钢；4-固定立柱；401-垂直向顶部百分表； 402-垂直向底部百分表；403-水平向上部百分表；404-水平向下部百分表；405- 位移测量杆；501-垂直油缸驱动泵；502-三向分流器；601-侧部油缸驱动泵；602- 四向分流器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1～2所示，一种原位岩体三轴流变试验装置，包括垂直向传力装置2，还包括岩体试样1四侧的四个水平向传力装置3以及位于基坑底部的固定立柱4，岩体试样1位于基坑内，岩体试样1的底部水平插入有位移测量杆405，

垂直向传力装置2包括位于岩体试样1顶部的垂直三层传力板201，垂直三层传力板201与垂直油缸202一端连接，垂直油缸202另一端与垂直单层传力板 203连接，垂直油缸202与垂直油缸驱动泵501连接，垂直单层传力板203通过垂直空心传力柱204与单层传力板205连接，单层传力板205与垂直向传力工字钢206连接，垂直向传力工字钢206设置在巷道顶板上，

水平向传力装置3包括位于岩体试样1侧部的水平三层传力板301，水平三层传力板301与侧部油缸302一端连接，侧部油缸302另一端与水平单层传力板 303连接，侧部油缸302与侧部油缸驱动泵601连接，水平单层传力板303与水平向传力工字钢304连接，水平向传力工字钢304设置在基坑坑壁上，

还包括用于检测垂直三层传力板201四角的垂直位移的垂直向顶部百分表 401，垂直向顶部百分表401固定在固定立柱4上，

还包括用于检测位移测量杆405的垂直位移的垂直向底部百分表402，垂直向底部百分表402固定在固定立柱4上，

还包括用于检测水平三层传力板301的上部水平位移的水平向上部百分表403，水平向上部百分表403固定在固定立柱4上，

还包括用于检测水平三层传力板301的下部水平位移的水平向下部百分表 404，水平向下部百分表404固定在固定立柱4上。

优选的，垂直油缸202为三台且呈品字形分布。

垂直油缸驱动泵501和侧部油缸驱动泵601上均设置有压力表、换成阀。

本发明的使用过程：

垂直油缸驱动泵501通过三向分流器502分别与三台垂直油缸202连接，将垂直油缸驱动泵501上的换成阀调到进油位，则三台垂直油缸202同时加压，将垂直油缸驱动泵501上的换成阀调到回油位，则三台垂直油缸202同时卸压，通过观察垂直油缸驱动泵501上压力表的读数，调节垂直油缸驱动泵501上的换成阀的开启时间可达到获得所需荷载的目的，可通过更换不同工作压力的垂直油缸驱动泵501、垂直油缸202，设置岩体试样1和垂直三层传力板201的不同尺寸等来调整岩体试样1垂向所获应力范围。

侧部油缸驱动泵601通过四向分流器602与四台侧部油缸302连接。

将侧部油缸驱动泵601上的换成阀调到进油位，则四台侧部油缸302同时加压，将侧部油缸驱动泵601上的换成阀调到回油位，则四台侧部油缸302同时卸压，通过观察侧部油缸驱动泵601上压力表的读数，调节侧部油缸驱动泵601 上的换成阀的开启时间可达到获得所需荷载的目的，可通过更换不同工作压力的侧部油缸驱动泵601、侧部油缸302，设置岩体试样1和水平三层传力板301的不同尺寸等来调整岩体试样1水平向所获应力范围。

固定立柱4共四根，分别固定于基坑底部四角的位置，距离岩体试样1有一定的距离，避免受到岩体试样1加载变形的影响，则能保证四根固定立柱4无位移无变形。

垂直向顶部百分表401一端固定于固定立柱4上，垂直向顶部百分表401 测量头端与垂直三层传力板201一角在垂直方向上接触，垂直向底部百分表402 一端固定于固定立柱4上，垂直向底部百分表402测量头端与位移测量杆405 在垂直方向上接触。

水平向上部百分表403一端固定于固定立柱4上，水平向上部百分表403 测量头端与水平三层传力板301上部一角在水平方向上接触，水平向下部百分表 404一端固定于固定立柱上，水平向下部百分表404测量头端与水平三层传力板 301下部一角在水平方向上接触。

将垂直三层传力板201设计成由螺栓连接的三层传力板有效的增大了传力板的刚度，故可以忽略垂直三层传力板201的弯曲变形，通过读取四个垂直向顶部百分表401的读数可以测得垂直三层传力板201四角的垂直位移值。

在岩体试样1承受垂直向下荷载时，会出现岩体试样1整体向下位移，故埋设四根位移测量杆405进入岩体试样1底部，使之获得与岩体试样1底部相同的垂直向下位移，则通过读取四个垂直向底部百分表402的读数可以测得位移测量杆405的垂直位移值。

通过垂直三层传力板201与位移测量杆405垂直位移差值可求算出岩体试样 1的垂向变形与应变值。

通过读取四个水平向上部百分表403的读数可以测得水平三层传力板301 上部的水平位移值。

通过读取四个水平向下部百分表404的读数可以测得水平三层传力板301 下部的水平位移值。

水平向上部百分表403和水平向下部百分表404是为了更加准确的测得水平三层传力板301的水平位移，通过求算水平三层传力板301上部和下部的水平位移平均值可获得水平三层传力板301的整体水平位移值，再通过两两相对侧面水平三层传力板301的整体水平位移值的对比计算可求算出岩体试样1水平方向的变形和应变值。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。