一種巖石圍壓加卸載試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種巖石圍壓加卸載試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石力學(xué)室內(nèi)試驗是進(jìn)行巖石力學(xué)參數(shù)測定的基本方法。巖樣在加卸載過程中的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線含有豐富信息，是研究巖石力學(xué)特性基本手段，也是評價巖石工程穩(wěn)定性的重要依據(jù)之一。在地下工程實踐中，開挖卸載是誘發(fā)地下空間圍巖應(yīng)力重新分布并導(dǎo)致圍巖破壞的主要原因。在目前試驗條件下，通常使用油壓提供試樣圍壓，卸載圍壓過程中，試樣圍壓的卸載速度與爆破開挖相比較慢，試驗結(jié)果與現(xiàn)場現(xiàn)象不太符合。另外，端面效應(yīng)對于試樣的承載特性(如承載極限、破壞類型、尺寸效應(yīng)等)具有重要影響，而在試驗過程中，端面摩擦的增加和減少對于上述承載特性的影響還沒有成熟的手段進(jìn)行研究。本發(fā)明一種巖石圍壓加卸載試驗裝置既可實現(xiàn)圍壓快速卸載，又可通過改變端面?zhèn)葔旱姆椒ㄑ芯吭嚇拥亩瞬啃?yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明一種巖石圍壓加卸載試驗裝置由高壓氣室、軸壓加載系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng)、氣壓測試系統(tǒng)組成。
[0004]高壓氣室由圓筒、環(huán)形上蓋、環(huán)形下蓋、橡膠套、第一擋板、第二擋板、第一 O型橡膠圈、第二 O型橡膠圈、第三O型橡膠圈、第一充放氣連接頭安裝孔、第二充放氣連接頭安裝孔、第三充放氣連接頭安裝孔、第一壓力傳感器安裝孔、第二壓力傳感器安裝孔、第三壓力傳感器安裝孔組成。圓筒、環(huán)形上蓋、環(huán)形下蓋為足夠厚度金屬材料，其剛度和強度滿足高壓氣室試驗要求。橡膠套與環(huán)形上蓋、環(huán)形下蓋、第一擋板、第二擋板內(nèi)側(cè)連接，具有伸縮和側(cè)向變形能力；第一擋板和第二擋板將高壓氣室分割為三個環(huán)形氣室，環(huán)形上蓋和第一擋板之間為上氣室，第一擋板和第二擋板之間為中氣室，第二擋板和環(huán)形下蓋之間為下氣室。第一擋板和第二擋板結(jié)構(gòu)一樣，均由擋板固定段、彈簧組、擋板滑動段組成。第一擋板和第二擋板固定端均為焊接于圓筒內(nèi)側(cè)的圓環(huán)形板，每個彈簧一頭連接擋板固定段，另一頭連接一個擋板滑動段。擋板滑動段為多個扇形等厚度塊體，內(nèi)側(cè)連接橡膠套，相鄰塊之間有足夠的空隙，當(dāng)向上壓頭、下壓頭和試樣施加圍壓的時候，鄰塊之間不會產(chǎn)生明顯擠壓力。第一擋板和第二擋板厚度足夠大，且滑動段和固定段之間的重疊段足夠長，具有防止第一擋板和第二擋板從高壓氣室向低壓氣室方向明顯移動或發(fā)生大變形的作用。
[0005]第一 O型橡膠圈在上氣室內(nèi)，通過第一充放氣連接頭安裝孔與第一充放氣連接頭連接，第一充放氣連接頭另一端為充放氣系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)為第一 O型橡膠圈充氣增壓和放氣降壓；第一 O型橡膠圈通過第一壓力傳感器安裝孔與第一壓力傳感器連通，采用第一壓力傳感器實時記錄第一 O型橡膠圈內(nèi)氣體壓力大小。當(dāng)上氣室壓力增加時，第一擋板滑動段向試樣滑動，第一組彈簧伸長，橡膠套壓緊上壓頭。當(dāng)上氣室壓力降低時，第一擋板滑動段遠(yuǎn)離上壓頭滑動，第一組彈簧收縮，橡膠套遠(yuǎn)離上壓頭。
[0006]第二 O型橡膠圈在中氣室內(nèi)，通過第二充放氣連接頭安裝孔與第二充放氣連接頭連接，第二充放氣連接頭另一端為充放氣系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)為第二 O型橡膠圈充氣增壓和放氣降壓；第二 O型橡膠圈通過第二壓力傳感器安裝孔與第二壓力傳感器連通，采用第二壓力傳感器實時記錄第二O型橡膠圈內(nèi)氣體壓力大小。當(dāng)中氣室壓力增加時，第一擋板和第二擋板滑動段均向試樣滑動，第一組彈簧和第二組彈簧均伸長，橡膠套壓緊試樣。當(dāng)中氣室壓力降低時，第一擋板和第二擋板滑動段均遠(yuǎn)離試樣滑動，第一組和第二組彈簧均收縮，橡膠套遠(yuǎn)離試樣。
[0007]第三O型橡膠圈在下氣室內(nèi)，通過第三充放氣連接頭安裝孔與第三充放氣連接頭連接，第三充放氣連接頭另一端為充放氣系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)為第三O型橡膠圈充氣增壓和放氣降壓。第三O型橡膠圈通過第三壓力傳感器安裝孔與第三壓力傳感器連通，采用第三壓力傳感器實時記錄第三O型橡膠圈內(nèi)氣體壓力大小。當(dāng)下氣室壓力增加時，第二擋板滑動段向下壓頭滑動，第二組彈簧伸長，橡膠套壓緊下壓頭。當(dāng)下氣室壓力降低時，第二擋板滑動段遠(yuǎn)離下壓頭滑動，第二組彈簧收縮，橡膠套遠(yuǎn)離下壓頭。
[0008]軸壓加載系統(tǒng)包括上壓頭和下壓頭。上壓頭和下壓頭為圓柱體，其直徑與圓柱試樣直徑一樣，通過改變上壓頭和下壓頭的高度，可調(diào)整試樣與高壓氣室內(nèi)環(huán)的相對位置。巖石試樣在軸向承受軸向壓縮載荷作用，上壓頭和下壓頭用于減少壓力機油缸活塞與底座之間的空隙，并傳遞軸向壓力。
[0009]充放氣系統(tǒng)由充放氣連接頭、三通接頭、四通接頭、高壓管、壓力表、針型閥、減壓閥、高壓氣瓶組成。
[0010]第一充放氣連接頭通過第一充放氣連接頭安裝孔與第一 O型橡膠圈連接，通過第一高壓管連接第一三通接頭、第四三通接頭、第十三通接頭、四通接頭，第一三通接頭上安裝第一壓力表，第四三通接頭通過第四高壓管連接第七三通接頭，第七三通接頭上安裝第一針型閥，第十三通接頭上安裝第四針型閥。
[0011]第二充放氣連接頭通過第二充放氣連接頭安裝孔與第二 O型橡膠圈連接，通過第二高壓管連接第二三通接頭、第五三通接頭、第十一三通接頭、四通接頭，第二三通接頭上安裝第二壓力表，第五三通接頭通過第五高壓管連接第八三通接頭，第八三通接頭上安裝第二針型閥，第十一三通接頭上安裝第五針型閥。
[0012]第三充放氣連接頭通過第三充放氣連接頭安裝孔與第三O型橡膠圈連接，通過第三高壓管連接第三三通接頭、第六三通接頭、第十二三通接頭、四通接頭，第三三通接頭上安裝第三壓力表，第六三通接頭通過第六高壓管連接第九三通接頭，第九三通接頭上安裝第三針型閥，第十二三通接頭上安裝第六針型閥。
[0013]第一高壓管、第二高壓管、第三高壓管通過四通接頭連接第七高壓管，通過第七高壓管連接第十三三通接頭、減壓閥和高壓氣瓶，第十三三通接頭上安裝第七針型閥。
[0014]在初始狀態(tài)下，所有針型閥均為關(guān)閉狀態(tài)，第一彈簧組和第二彈簧組均為收縮狀
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[0015]上氣室充氣增壓步驟如下:打開氣瓶，通過減壓閥調(diào)整充氣壓力，依次打開第七針型閥和第四針型閥，通過第七高壓管和第一高壓管向第一O型橡膠圈供氣。第一壓力表顯示上氣室壓力增加過程，直至上氣室壓力達(dá)到設(shè)計值，關(guān)閉高壓氣瓶、第七針型閥和第四針型閥。上氣室放氣減壓步驟如下:打開第一針型閥，通過第一高壓管和第四高壓管降低第一O型橡膠圈氣體壓力。手動調(diào)節(jié)第一針型閥實現(xiàn)放氣降壓速度。
[0016]中氣室充氣增壓步驟如下:打開氣瓶，通過減壓閥調(diào)整充氣壓力，依次打開第七針型閥和第五針型閥，通過第七高壓管和第二高壓管向第二 O型橡膠圈供氣。第二壓力表顯示中氣室壓力增加過程，直至中上氣室壓力達(dá)到設(shè)計值，關(guān)閉高壓氣瓶、第七針型閥和第五針型閥。中氣室放氣減壓步驟如下:打開第二針型閥，通過第二高壓管和第五高壓管降低第二 O型橡膠圈氣體壓力。手動調(diào)節(jié)第二針型閥實現(xiàn)放氣降壓速度。
[0017]下氣室充氣增壓步驟如下:打開氣瓶，通過減壓閥調(diào)整充氣壓力，依次打開第七針型閥和第六針型閥，通過第七高壓管和第三高壓管向第三O型橡膠圈供氣。第三壓力表顯示下氣室壓力增加過程，直至下氣室壓力達(dá)到設(shè)計值，關(guān)閉高壓氣瓶、第七針型閥和第六針型閥。下氣室放氣減壓步驟如下:打開第三針型閥，通過第三高壓管和第六高壓管降低第三O型橡膠圈氣體壓力。手動調(diào)節(jié)第三針型閥實現(xiàn)放氣降壓速度。