[发明专利]简易岩石蠕变试验装置及其试验方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及岩石力学实验装置，特别是一种简易岩石蠕变试验装置(平台)及其试验方法。 

二、背景技术

在工程实践中，会遇到如挡土墙完工后发生位移、隧道施工时的沉降、边坡随时间发生失稳破坏、煤柱失稳等蠕变现象，由于蠕变作用，岩土体的变形随时间增大，强度逐渐降低，甚至导致破坏。蠕变现在引起了广泛的关注，从现场的蠕变位移监测、室内蠕变实验到进行考虑蠕变的稳定性数值模拟，人们从各个方面揭示蠕变机理。现场监测具有费用大、数据处理不方便、受外界干扰大等缺点，数值模拟虽然简单，但需要建立蠕变模型，必须进行室内蠕变试验来获得相应的蠕变模型及相应的参数，目前使用的岩石蠕变仪有单轴抗压流变仪、岩石扭转流变仪、剪切流变仪、三轴流变仪、真三轴流变仪，在上述设备中，由于结构上的问题，特别是在进行岩石的单轴和三轴蠕变试验，获得应力-应变曲线时，其试验装置系统复杂，造价昂贵，试验过程繁琐，试验费用高，因此，其改进和创新是必须解决的技术问题。 

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明之目的就是提供一种简易岩石蠕变试验装置及其试验方法，可有效克服试验装置系统复杂，造价昂贵，试验过程繁琐，试验费用高，从而有效的解决岩石的单轴和三轴试验，获得应力-应变曲线的问题，其解决的技术方案是，包括试验平台反力架、试件轴压施动系统和试件围压施动系统，试验平台反力架是由底座及底座上的反压力支柱构成，反压力支柱上部装有顶梁，顶梁的下部有试件轴压施动系统，试件轴压施动系统经输油管同外部的液压控制系统相连，试件轴压施动系统下部置有压力传感器，压力传感器同外部的数据自动采集系统相连，在反压力支柱内侧为试件围压施动系统三轴压力室，本发明结构简单，新颖独特，易操作，费用低，试验过程简单，可有效用于进行岩石的单轴和三轴蠕变试验，获得应力-应变曲线，为工程的施工提供科学的依据，经济和社会效益巨大。 

四、附图说明

图1为本发明的结构主视图。 

图2为本发明的液压控制系统控制系统示意图。 

图3为本发明的试验平台反力架结构主视图。 

图4为本发明的试验平台反力架结构侧视图。 

图5为本发明的试件围压施动系统三轴压力室(三轴压力盒)结构主视图。 

图6为本发明的数据自动采集系统工作原理结构图。 

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。 

由图1-5所示，本发明包括试验平台反力架、试件轴压施动系统和试件围压施动系统，试验平台反力架是由底座8及底座上的反压力支柱3构成，反压力支柱3上部装有顶梁9，顶梁9与反压力支柱3固定在一起(为维修方便，可采用铆钉7固定连接)，顶梁的下部有试件轴压施动系统2，试件轴压施动系统2经输油管5同外部的液压控制系统1相连，试件轴压施动系统2下部置有压力传感器6，压力传感器6同外部的数据自动采集系统4相连，在反压力支柱3内侧有与压力传感器6相连的试件围压施动系统10，所说的液压控制系统1是齿轮泵18的进口管道上装有粗滤油器19，齿轮泵18的出口管道上分别接有第一第一三位四通O型机能电磁换向阀13a、第二三位四通O型机能电磁换向阀13b、压力表开关14和溢流阀16，齿轮泵18由电机17带动，第一三位四通O型机能电磁换向阀13a由第一单向阀12a相连，第一单向阀12a同第一蓄能器11a、第一压力传感器6a相连，压力传感器6同试件围压施动系统10相连，压力表开关14同压力表15相连，溢流阀16同粗滤油器19和油位计20相连通，油位计20上装有空气过滤器21，所说的第二三位四通O型机能电磁换向阀13b同第二单向阀12b相连，第二单向阀12b同第二蓄能器11b及第二压力传感器6b相连，第二压力传感器6b同试件轴压施动系统2相连。 

所说的试件围压施动系统10为三轴压力室，其结构是，底座30周边有竖向的压力室壁26，底座30中心部放有下垫块22，下垫块22侧面及压力室壁间装有传感器夹持架23，传感器夹持架23上部装有位移传感器24，下垫块22上的岩样(又称试件)上有上垫块25，上垫块25的上部有加力装置29，加力装置 29经大锁紧螺帽28装在压力室壁26上部，构成密封的压力室，压力室内装有液压油27。 

所说的数据自动采集系统4是直流电桥经第一开关K1、第二开关K2同主机CPU相连，第一开关K1接放大器输入端，第一开关K1输出端经A/D转换器接主机CPU的输入端，主机CPU的输出端上分别接有存贮器、LCD显示器、RS232C接口(图6所示)。