一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统的制作方法

本实用新型涉及蠕变试验设备技术领域，具体涉及一种用于煤/岩试件蠕变性能加载测试的气液增压试验系统。

背景技术：

蠕变是在保持应力不变的条件下固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势，是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。蠕变性质是岩石重要力学特性之一，许多岩石工程都与岩石的蠕变性能密切相关，比如煤矿巷道、硐室的变形，岩石地基、边坡的稳定性等。蠕变是缓慢而不易察觉的，但随着时间的推移可能会造成严重后果，比如煤矿巷道大变形、硐室垮塌、山体滑坡等。因此，必须加以研究。

然而，由于直接监测工程围岩蠕变特征的局限性，试验研究工程围岩蠕变特性是目前的主要方法。现有研究煤/岩试件蠕变试验的装置类型主要有电液伺服试验机、弹簧压力试验机、砝码杠杆式试验机等，但往往存在一定程度的缺陷。例如，电液伺服试验机虽然能够满足试验应变或应力速率的控制要求，但存在运行成本高、对试验机损伤大等缺点；弹簧压力试验机虽然结构简单、造价低，但由于各类试件的弹性模量不同，需要定制各类与试件弹性模量相匹配的弹簧进行试验，并且随着蠕变试验的长时间进行，因试件蠕变变形引起弹簧缓慢伸长，将导致施加在试件上的载荷发生松弛，恒压条件变差；砝码杠杆式试验机虽然恒压条件较好，但杠杆轴的摩擦和杠杆的倾斜会导致试验精度较差，并且其加载强度有限。

因此，针对现有煤/岩试件蠕变试验装置存在的问题，有必要开发一种新的蠕变试验系统，以降低试验成本，且获得更为准确的蠕变数据。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型公开了一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统，其采用气液增压的方式对煤/岩试件进行加载，并记录煤/岩试件的应变值，结构简单合理，调压方便，稳定可靠，易于实现，具有较好的实用性。

根据本实用新型的目的提出的一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统，包括表面贴有电阻应变片的煤/岩试件、用于盛放煤/岩试件的刚性试验台、作用于试件上的气液增压缸、气泵以及静态电阻应变记录仪；所述气体增压缸包括气压缸、增压器以及分别与气压缸和增压器出口端管道连通的液压缸，所述液压缸包括伸入试验台内部作用于试件的活塞杆；所述气泵与气液增压缸中气压缸和增压器的进气端通过气压管连通，为气液增压缸提供压缩空气；

所述静态电阻应变记录仪与试件表面的电阻应变片导线连接，用于记录应变值；所述气压缸和增压器的进气端和出口端分别设置有阀门，通过启闭相应的阀门实现气压缸与增压器工作的切换。

优选的，所述刚性试验台为单轴压缩加载的试验台，包括支架，所述气压缸和增压器通过支撑座安装于支架上，所述液压缸设置于刚性试验台顶部支架内，液压缸的活塞杆穿过顶部支架伸入试验台内部。

优选的，所述活塞杆伸入试验台的一端设置有用于挤压煤/岩试件的压盘。

优选的，所述气液增压缸与气泵连通的气压管上设置有用于调控气压管内气体压力值的精密调压阀以及用于显示压力值的精密数显压力表。

优选的，所述精密数显压力表固定安装于刚性试验台支架上。

优选的，所述液压缸上设置有用于显示液压缸加载压力的油压表。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统的优点是：

所述试验系统采用气液增压的方式对煤/岩试件进行加载，并记录煤/岩试件的应变值，压力调节方便，且压力稳定恒久，可长期正常运行；结构简单合理易于实施、成本低；具有较好的实用性。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型公开的一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统的结构示意图。

图2为图1中a处放大图。

图中的数字或字母所代表的零部件名称为：

1-试件；11-电阻应变片；2-试验台；21-支架；3-气液增压缸；31-气压缸；32-增压器；33-液压缸；331-活塞杆；332-压盘；34-支撑座；35-气压缸进气压力阀；36-增压器进气压力阀；37-气压缸出口压力阀；38-增压器出口压力阀；39-油压表；4-气泵；5-气压管；51-调压阀；52-数显压力表；6-电阻应变记录仪。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

图1-图2示出了本实用新型较佳的实施例，分别从不同的角度对其进行了详细的剖析。

如图1-2所示的一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统，包括煤/岩试件1、刚性试验台2、气液增压缸3、气泵4以及静态电阻应变记录仪6。

其中，煤/岩试件1放置于刚性试验台2内，其表面贴有电阻应变片11，通过导线与静态电阻应变记录仪6连接，以通过静态电阻应变记录仪6记录应变值。刚性试验台2为单轴压缩加载的试验台，包括固定支架21。

气液增压缸3作用于试件1上，包括气压缸31、增压器32以及分别与气压缸31和增压器32出口端管道连通的液压缸33。气压缸31和增压器32的进气端分别通过气压管5与提供压缩空气的气泵4连通，利用气泵4以压缩空气为气液增压缸3提供动力源。气压缸31增压使液压缸33作用于活塞杆331对煤/岩试件1施加压力，利用增压器32的作用原理，将气压提高数十倍以上，使液压缸33进一步增压，达到增强加载强度的效果。

气压缸31和增压器32的进气端和出口端分别对应设置有气压缸进气压力阀35、气压缸出口压力阀37、增压器进气压力阀36以及增压器出口压力阀38，通过启闭相应的阀门实现气压缸31与增压器32工作的切换，从而实现气液增压缸3施加压力与增压工作的切换。

气压缸31和增压器32通过支撑座34安装于支架21上，液压缸33设置于刚性试验台2顶部支架内，液压缸33上的活塞杆331穿过顶部支架伸入试验台2内部，作用于试件1上，活塞杆331与试件1接触的一端设置有用于挤压煤/岩试件1的压盘332。

进一步的，气液增压缸3与气泵4连通的气压管5上设置有用于调控气压管5内气体压力值的精密调压阀51以及用于显示压力值的精密数显压力表52。具体的，该精密调压阀51与精密数显压力表52安装于气压缸31和增压器31与气泵4连通的公共气压管5上，且该精密数显压力表52固定安装于刚性试验台2支架21上，其中数显压力表52与支架21的固定安装方式不限，优选焊接。

进一步的，液压缸33上设置有用于显示液压缸33加载压力的油压表39。

具体试验流程：

将贴有电阻应变片11的煤/岩试件1放置在刚性试验台2底部平台上，通过导线将贴有电阻应变片11的煤/岩试件1与静态电阻应变记录仪6连接，开通静态电阻应变记录仪6，调节使各测读参数归零，并使采样频率设为1800秒/次，开始测读压力及应变数据。气泵4接通电源，打开气液增压缸3的气压缸进气压力阀35和气压缸出口压力阀37，气泵4输送压缩空气作用于气液增压缸3中的气压缸31，使其加压，继而液压缸33增压推动活塞杆331直至压盘332压住贴有电阻应变片11的煤/岩试件1。此时，关闭气压缸进气压力阀35和气压缸出口压力阀37，打开增压器进气压力阀36和增压器出口压力阀38，气液增压缸3中的增压器32开始进气，输出力提高，使气液增压缸3中液压缸33进一步增压，加载作用于贴有电阻应变片11的煤/岩试件1，同时通过调节精密调压阀51控制气源压力，观察油压表39示数、精密数显压力表52显示压力值，再观察记录静态电阻应变记录仪6的应变值。当输出力达到预定值时，使对煤/岩试件1的载荷增加到试件1破坏强度的0.4倍，观察记录静态电阻应变记录仪6的应变值。当试件1的应变值的变化量在48小时内不超过100后，按5％的强度增量通过精密调压阀51调节气压增加压力，直至煤/岩试件1破坏。煤/岩试件1加载完成后，关闭各压力阀和气泵4，气液增压缸3返回初始状态。

该气液增压加载煤/岩试件1蠕变试验系统，其采用压缩空气作为动力源，利用增压器32的大小不同受截面面积之比，及帕斯卡能源守衡原理而工作，从而达到将气压提高到数十倍的压力效果，系统结构简单，压力稳定恒久，克服已有蠕变试验系统的不足。

综上所述，本实用新型公开的一种气液增压加载煤/岩试件蠕变试验系统，采用气液增压的方式对煤/岩试件进行加载，并记录煤/岩试件的应变值，压力调节方便，且压力稳定恒久，可长期正常运行；结构简单合理、易于实施、成本低；具有较好的实用性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本实用新型。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。