[发明专利]一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法

说明书

本申请涉及岩石破碎试验的领域，尤其涉及一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法，包括：基座，用于承载岩石试样；多个围压施加板，竖直设置于基座上对应岩石试样的各竖直侧，可趋向岩石试样方向运动，用于对岩石试样施加压力；旋转元件，可升降的设置于基座的正上方；刀座，水平固定于旋转元件的下方，能够受旋转元件的驱动而旋转；滚刀，对称设置于刀座的两端，用于对岩石试样进行滚压破岩。本申请能够复现在地层深部高应力条件下进行的滚压破岩过程。

技术领域

本申请涉及岩石破碎试验的领域，尤其是涉及一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法。

背景技术

赋存在地层深部的岩体，其自身所具备的地应力特征较浅层地层尤为突出，深部岩体赋存应力特征是影响岩体自身物理力学性质、破碎机理的主导因素，在对深部岩体进行开挖进行开采时，首先要对岩体或矿体的物理力学性质及破碎机理进行充分认知的基础上，进行TBM的选型及参数设计，以实现降低开挖设备的损耗、提高TBM掘进效率，达到经济高效的目的。

目前试验室制备的岩石试样为无应力条件，其自身的物理力学特征与深部岩体所具备的截然不同，现有的TBM滚刀破岩试验台以受限应力条件或无应力条件为主，其破碎机理与深部岩体存在一定差异，无法直观的反映深部岩体的破碎特性及破碎机理，对TBM掘进高应力条件下的岩体不具备指导意义，因此准确模拟岩体所处的高应力条件，然后对其进行与现场一致的滚刀滚压旋转破岩试验，复现实际工况，能够对TBM的选型、参数设计、深部岩体破碎机理的相关研究起到推动作用。

为此，亟需提供一种能够复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的试验方案。

发明内容

为了能够复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的过程，本申请提供一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台及试验方法。

本申请第一方面提供的一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台。采用如下的技术方案：

一种高应力条件下多滚刀旋转滚压破岩试验台，包括：

基座，用于承载岩石试样；

多个围压施加板，竖直设置于基座上对应岩石试样的各竖直侧，可趋向岩石试样方向运动，用于对岩石试样施加压力；

旋转元件，可升降的设置于基座的正上方；

刀座，水平固定于旋转元件的下方，能够受旋转元件的驱动而旋转；

滚刀，对称设置于刀座的两端，用于对岩石试样进行滚压破岩。

通过采用上述技术方案，试验时，将岩石试样置于基座上侧，通过多个围压施加板趋向相互靠近方向施加压力，可以实现复现在地层深部高应力条件，然后通过旋转元件带动刀座下降，侵入岩石试样表面一定的深度，再通过旋转元件带动刀座旋转，即可带动刀座两端的滚刀转动，从而实现对岩石试样的滚压破岩试验，综上完成了复现在地层深部的高应力条件下进行的滚压破岩的过程。

可选的，还包括：

扰动元件，设置于旋转元件与刀座之间。

通过采用上述技术方案，在旋转元件带动刀座转动实现滚刀对岩石试样表面施加静载荷破岩的同时，开启扰动元件，能够通过扰动元件对滚刀施加一定周期频率的动态荷载，实现动静组合载荷对岩石试样破岩试验。

可选的，还包括：

固定框，设置于基座上对应各围压施加板的外侧；

围压施加缸，水平固定于固定框各侧，各围压施加缸的伸缩杆固定于围压施加板。

通过采用上述技术方案，围压施加缸带动伸缩杆伸缩，即可带动围压施加板水平运动，从而对岩石试样的各竖直侧施加围压，以复现在地层深部高应力条件。

可选的，所述刀座内设置有：

两滑座，沿刀座的长度方向滑移于刀座，所述滚刀分别设置于两滑座；