[发明专利]一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机及试验方法

权利要求书

1.一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机，其特征在于，包括刚度调节装置、试验加载装置、监测系统和控制系统，所述刚度调节装置包括外框架顶梁、外立柱、刚度调节油缸和底座，外框架顶梁和底座之间固定连接有外立柱，刚度调节油缸固定在外框架顶梁上；所述试验加载装置包括内顶梁、内立柱、加载油缸、承压柱和高压弹簧，所述内顶梁固定连接在刚度调节油缸的下方，内顶梁和底座之间连接有内立柱，加载油缸固定在底座上，承压柱固定在内顶梁下方；所述内立柱上端套设有高压弹簧，内立柱的上端和高压弹簧共同嵌入内顶梁，并沿内顶梁上的配合孔伸缩；

所述监测系统包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设置在刚度调节油缸和内顶梁之间，所述第二压力传感器设置在内顶梁和承压柱之间；所述监测系统还包括位移传感器、竖直导杆和水平导杆，所述竖直导杆固定在底座上；所述水平导杆的一端沿竖直导杆滑动，另一端和内顶梁相连；所述水平导杆下方的竖直导杆上还固定设置有短支架，短支架上设置有位移传感器。

2.根据权利要求1所述的一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机，其特征在于，所述内顶梁的刚度大于内立柱的刚度。

3.根据权利要求2所述的一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机，其特征在于，所述外立柱设置有4根，外立柱的刚度大于内立柱的刚度；所述内立柱设置有4根，内立柱上端的截面呈T形。

4.根据权利要求1所述的一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机，其特征在于，所述控制系统控制刚度调节油缸和加载油缸加载，控制系统实时接收并记录监测系统的监测数据。

5.一种内外框架组合式岩石力学试验装置加载刚度调节方法，利用权利要求1至4任一项所述的一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机，其特征在于，步骤包括：

第一步：设定加载刚度值，并确定岩石试件荷载值与内顶梁设计位移的函数关系；

第二步：第二压力传感器将岩石试件荷载值实时传输至控制系统，位移传感器将内顶梁的实际位移大小值实时传输至控制系统，控制系统对比实际位移和设计位移的大小关系；

第三步：当实际位移大于设计位移，控制系统控制刚度调节油缸加载增大载荷；当实际位移小于设计位移，控制系统控制刚度调节油缸卸载减小载荷；重复本步骤至实际位移值等于设计位移值；

第四步：控制系统重复第三步的操作，保证试验过程中岩石试件荷载值和实际位移值的关系满足岩石试件荷载值与内顶梁设计位移的函数关系。

6.一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验方法，利用权利要求1至4任一项所述的一种内外框架组合式变刚度岩石力学试验机，其特征在于，步骤包括：

步骤A.设置试验装置的刚度值；

步骤B.安放岩石试件，监测系统将第一压力传感器、第二压力传感器和位移传感器的监测数据传输至控制系统；

步骤C.控制系统根据监测系统的反馈实时调节加载刚度，使岩石试件荷载值和内顶梁实际位移值满足岩石试件荷载值与内顶梁设计位移的函数关系；

步骤D.通过加载油缸持续加载至岩石试件失稳破坏。