[实用新型]一种散体矸石真三轴压缩试验装置

说明书

一种散体矸石真三轴压缩试验装置，包括刚性框架、水平及竖直加载液压缸、刚性承压底板及立板、刚柔复合承压顶板；四个水平加载液压缸在框架四周均布，四个立板首尾相接设于底板上，立板底部设有减摩滚珠，相邻立板之间、水平加载液压缸活塞杆与立板之间设有减摩滚针，立板中间填装散体矸石，顶板位于矸石上层，竖直加载液压缸位于框架顶部。试验方法为：装填散体矸石，将顶板放到矸石上层，顶板充油膨胀并与立板接触；除去立板间定位销钉，各传感器调零；施加水平载荷力，矸石水平压缩，直到水平载荷力达到设定值，测量水平压缩量；施加竖直载荷力，散体竖直压缩，直到竖直载荷力达到设定值，测量竖直压缩量，检测水平压力变化情况。

技术领域

本实用新型属于散体材料压缩试验技术领域，特别是涉及一种散体矸石真三轴压缩试验装置。

背景技术

在深井填充开采中所使用的破碎矸石属于无粘性的散体材料，当散体矸石充入采空区后，其在四周挡矸墙或煤柱的约束下，会成为承受覆岩载荷控制岩层移动的主体，且散体矸石对挡矸墙或煤柱产生的侧压力随所承受的覆岩载荷逐渐增加，同时井下深部还需要考虑高水平应力的压缩环境，因此，散体矸石的三向压缩变形特性对深井矸石填充采煤研究具有重要的影响。

但是，现有的真三轴设备所适用的对象主要是岩石和土体等具有一定体积的材料，并不适合对散体矸石压缩进行研究。目前，广泛采用单轴侧限压缩的方法研究散体矸石的压缩特性，设备为万能试验机配合圆形钢筒，其加载过程中无法对侧向进行预定应力的施加，属于假三轴加载试验。因此，为了对深部高围压条件下的散体矸石压缩特性进行研究，开发一种适合散体矸石的真三轴压缩试验设备势在必行。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种散体矸石真三轴压缩试验装置，能够满足深部高围压条件下散体矸石压缩特性的研究需要，同时具有结构简单、操作简便、成本低廉的特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种散体矸石真三轴压缩试验装置，包括刚性框架、水平加载液压缸、竖直加载液压缸、刚性承压底板、刚性承压立板及刚柔复合承压顶板；所述水平加载液压缸数量为四个，四个水平加载液压缸均布固装在刚性框架四周；所述刚性承压底板水平固装在刚性框架底部；所述刚性承压立板数量为四个，四个刚性承压立板呈首尾相接状态设置在刚性承压底板上表面，在每一块刚性承压立板底部均设置有减摩滚珠，在相邻刚性承压立板之间均设置有立板减摩滚针，首尾相接的四个刚性承压立板中间用于填装散体矸石；每一个所述水平加载液压缸对应一块刚性承压立板，在水平加载液压缸的活塞杆端部与刚性承压立板之间设置有活塞杆减摩滚针；所述刚柔复合承压顶板水平设置在散体矸石上层，所述竖直加载液压缸固装在刚柔复合承压顶板正上方的刚性框架顶部。

在相邻所述刚性承压立板之间均安装有可拆卸的定位销钉。

在每一块所述刚性承压立板的内表面中部、在所述竖直加载液压缸的活塞杆端部均嵌装有一个轮辐式压力传感器。

在所述刚性框架四周均布有四个激光位移传感器，每一个激光位移传感器与一块刚性承压立板正对设置。

在所述竖直加载液压缸的缸筒与活塞杆之间安装有LVDT位移传感器。

所述刚柔复合承压顶板包括十字形橡胶油囊和刚性板，刚性板数量为四块，由四块刚性板与十字形橡胶油囊共同构成一块完整的且呈矩形的刚柔复合承压顶板，刚性板与十字形橡胶油囊之间通过粘接方式相连。

所述十字形橡胶油囊的四条支臂上均设置有进出油口。

在所述刚性框架外部设有油囊供油油箱，油囊供油油箱连接有一台油囊供油油泵，油囊供油油泵的出油口连接有第一单向阀，第一单向阀的进油侧与油囊供油油泵的出油口相连通，第一单向阀的出油侧通过两路油管分别与十字形橡胶油囊两条支臂上的进出油口相连通，十字形橡胶油囊另两条支臂上的进出油口通过两路油管汇接在第二单向阀的进油侧，第二单向阀的出油侧与油囊供油油箱相连通。