[发明专利]一种加载刚度可调的真三轴试验机及试验方法

说明书

本发明提供了一种加载刚度可调的真三轴试验机及试验方法，涉及岩石力学技术领域，试验机的第一主应力变刚度加载装置包括内顶梁、第一内立柱、第一刚度调节油缸、第一加载油缸和第一承压柱，第二主应力变刚度加载装置包括内侧板、内横柱、第二刚度调节油缸、第二加载油缸和第二承压柱，第三主应力加载装置包括第三加载油缸和第三承压柱，监测系统包括刚度传感器、压力传感器和位移传感器，试验机能够调节第一主应力方向和第二主应力方向上的加载刚度，利用该装置进行岩石力学试验能够更好的研究巷道围岩破坏特征，其解决了现有的岩石力学试验机加载刚度固定，不能完成一面临空五面变刚度加载的技术问题，还具有操作方便等优点。

技术领域

本发明涉及岩石力学技术领域，尤其是一种加载刚度可调的真三轴试验机，还包括试验机调节加载刚度的方法，以及利用该试验机进行试验的方法。

背景技术

岩石的力学性能测试是矿山等岩体工程的重要研究内容，鉴于地下工程中岩石一般处于三向应力状态，岩石的真三轴试验受到广大学者的关注。现有的不同类型的真三轴试验机，如研究应力-渗流耦合场的真三轴渗流试验机，以及研究岩石卸荷失稳特征的真三轴加卸载试验机，或者模拟动静载叠加下岩爆现象的真三轴扰动试验机等，上述试验机对揭示不同应力环境下的岩石力学性能提供了方便。

对处于地下工程环境中的岩石，加载体与受载体大多为岩性不同的岩石，由于岩性的不同，加载体的刚度也是不断变化的，而现有真三轴试验机的加载刚度大多为恒定值，不能很好的模拟不同岩性条件下岩石的应力加载边界条件，这对于深入揭示地下工程环境中岩石的变形失稳特征具有一定的局限性。另外现有的真三轴试验机大多为三向六面加载，然而深部巷道围岩处于一面临空五面受载的状态，所以通过试验机研究巷道围岩的力学性能需要进一步对现有的真三轴试验机进行改进。

发明内容

为解决现有的真三轴试验机加载刚度调节不方便，并且不能模拟巷道围岩受力的技术问题，本发明提供了一种加载刚度可调的真三轴试验机及试验方法，具体技术方案如下。

一种加载刚度可调的真三轴试验机，包括第一主应力变刚度加载装置、第二主应力变刚度加载装置、第三主应力加载装置、监测系统和控制系统，第一主应力变刚度加载装置包括外框架、内顶梁、第一内立柱、第一刚度调节油缸、第一加载油缸和第一承压柱，第一刚度调节油缸设置在外框架的顶部，内顶梁设置在第一刚度调节油缸下方，第一刚度调节油缸下端设置有短承压柱，短承压柱下端与内顶梁接触，内顶梁下方设置有第一承压柱，第一加载油缸设置在外框架的底部，第一内立柱连接内顶梁和外框架的底部；第二主应力变刚度加载装置包括内侧板、内横柱、第二刚度调节油缸、第二加载油缸和第二承压柱，第二主应力变刚度加载装置左右两侧对称布置，第二刚度调节油缸和外框架接触，第二加载油缸和内侧板相连，内侧板之间连接有内横柱，内侧板上还设置有第二承压柱；第三主应力加载装置包括第三加载油缸和第三承压柱，第三加载油缸设置在外框架的后侧，第三加载油缸和第三承压柱相连。

优选的是，内侧板下端设置有滑轮，外框架底部设置有固定底座，固定底座上还设置有滑轮导轨。

优选的是，内顶梁的刚度大于第一内立柱的刚度，内侧板的刚度大于内横柱的刚度。

优选的是，监测系统包括第一刚度传感器、第二刚度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一位移传感器和第二位移传感器，第一刚度调节油缸和内顶梁之间设置有第一刚度传感器，内顶梁和第一承压柱之间设置有第一压力传感器，内顶梁和固定底座之间设置有第一位移传感器。

优选的是，第二刚度调节油缸和内侧板之间设置有第二刚度传感器，内侧板和第二加载油缸之间设置有第二压力传感器，内侧板之间设置有第二位移传感器；第三加载油缸和第三承压柱之间设置有第三压力传感器。

进一步优选的是，监测系统将监测信息传输至控制系统，第一刚度调节油缸、第一加载油缸、第二刚度调节油缸、第二加载油缸和第三加载油缸受控制系统的控制。