[发明专利]一种单侧限矸石压缩响应特征试验装置和方法

权利要求书

1.一种单侧限矸石压缩响应特征试验装置，其特征在于：由承压部分和施压部分组成，承压部分包括刚性单侧限压缩盒、承压板、承压板限位插销以及承压板转轴；施压部分包括上压板转轴、限位板、环形垫板、螺母、上压板、上压板限位插销；使用时，将施压部分放在承压板上的矸石试样上方进行试验；

所述刚性单侧限压缩盒由底板和三个竖板刚性连接组成，其上侧与右侧开口，其前后两竖板的右边缘为弧线，且在前后竖板靠右端均匀设有四个通孔作为承压板角度限位孔，在前、后竖板的内侧左下部设置两个位置相对的凹槽，用于固定承压板转轴；

所述上压板转轴沿轴方向两侧有螺纹，用来固定环形垫板；上压板转轴中部有一正方形凸出平台，平台上表面有凹槽作为压力机压头固定槽，平台四个侧面有螺丝穿孔，通过螺柱将压力机压头夹紧而悬挂于单轴压力机上；所述限位板有两个，在限位板侧面有限位板转轴孔，使两块限位板分别穿过上压板转轴左右两侧并绕转轴转动；在限位板转轴孔周围有四个上压板角度限位孔；限位板和环形垫板按先后顺序穿过上压板转轴左右两侧，并通过螺母进行固定；通过螺丝将限位板与上压板连接，限位板能带动上压板绕上压板转轴转动，随后通过上压板限位插销穿过限位板上的上压板角度限位孔与环形垫板上的上压板角度固定孔使上压板与环形垫板固定；

当承压板右侧抬升至承压板角度限位孔位置时分别与水平面夹角为0°、15°、30°、45°；所述单侧限压缩盒和承压板通过承压板转轴连接，承压板能绕承压板转轴转动，再通过承压板限位插销穿过单侧限压缩盒上的承压板角度限位孔和承压板上的承压板位置固定孔将承压板固定于0°、15°、30°、45°中任一角度组成承压部分；所述承压板转轴为两侧可伸缩杆，由一空心套管和两个销轴套接组成，空心套管长度与刚性单侧限压缩盒前后两竖板之间距离相同，且内部有弹簧，可将销轴弹出，使销轴卡入刚性单侧限压缩盒前后两竖板的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的单侧限矸石压缩响应特征试验装置，其特征在于：所述承压板为一正方形板，左端部做半圆形平滑处理，使其能绕承压板转轴转动而不会卡在单侧限压缩盒内；其左右两端分别有一穿透承压板水平方向的通孔，左通孔为承压板转轴孔，右通孔为承压板位置固定孔，通过该孔将承压板与刚性单侧限压缩盒固定。

3.根据权利要求1所述的单侧限矸石压缩响应特征试验装置，其特征在于：限位板与上压板连接组成的刚性体可绕上压板转轴、环形垫板组成的刚性体转动，当限位板上的上压板角度固定孔与环形垫板上的某一上压板角度限位孔相对时，上压板与水平面夹角分别为0°、15°、30°、45°；调整到所需角度后，插入上压板限位插销固定。

4.根据权利要求1所述的单侧限矸石压缩响应特征试验装置，其特征在于：限位板分别设置在上压板两侧上方且与上压板垂直连接，上压板为正方形刚性板，每个限位板为三角形结构且其顶部角为圆滑过渡，限位板的底部设置一条连接板，用于连接上压板，在连接板和上压板对应位置处设置螺栓孔，通过螺栓将两块限位板垂直于上压板刚性连接。

5.根据权利要求1所述的单侧限矸石压缩响应特征试验装置，其特征在于：所述环形垫板有两个，其中间有螺纹套孔，由外侧旋至上压板转轴两侧螺纹尽头并在两侧加上螺母实现环形垫板与上压板转轴相对位置固定；在螺纹套孔右侧有一轴向通孔作为上压板角度固定孔。

6.一种单侧限矸石压缩响应特征试验方法，采用权利要求1~5任一项所述的单侧限矸石压缩响应特征试验装置，其特征在于包括以下步骤：

（1）当开始实验时，先将施压部分放在单轴压力机承压台上，下降单轴压力机使其压头下降至上压板转轴压力机压头固定槽中，用螺丝将压头压紧，随后升起压头至初始位置；

（2）调整上压板使上压板角度限位孔与环形垫板上的某一上压板角度固定孔相对，用上压板限位插销进行固定；

（3）将承压部分放在单轴压力机承压台上，调整承压板至某一角度的承压板角度限位孔处，用承压板限位插销穿过承压板角度限位孔与承压板位置固定孔与单侧限压缩盒固定；

（4）根据所要监测应力数据类型选择是否在所需位置加装应力盒，准备完毕后即可开始岩石实验；将实验所需矸石试样放置在承压板上，操作单轴压力机带动施压部分下降使其与承压部分嵌套，随后开始加载实验；若有多组矸石试样，当上一组加载完毕后，先卸载油压，然后把单轴压力机的压头升起到一定高度，将矸石从刚性单侧限压缩盒不受限制一侧拿出，随后将下一组实验破碎矸石放于承压板上，重复实验过程直至把多组矸石试样全部压完。