[发明专利]一种适用于岩石的可实现主应力轴旋转的试验装置及方法

摘要

本发明涉及一种适用于岩石的可实现主应力轴旋转的试验装置及方法，采用对称两支扭力杆，消除附加力矩，使压杆运动过程中不会出现偏心现象；采用钢丝绳拉动扭力杆转动施加扭矩，变扭矩的刚性加载为柔性加载，解决由刚性加载导致的轴向力和扭矩相互影响、传力杆不能和千斤顶垂直等问题。通过圆弧夹板和树脂结构胶将上下压头和试样固结成一体，保证扭矩加载过程中不会使压头和试样脱离，且未对试样端部开槽，避免应力集中现象导致的试样端部破坏。内、外部围压进出油通道完全分离，使内、外围压加载完全独立互不影响。可独立或混合的加载轴向力、扭矩、内围压和外围压，还可实现主应力轴旋转，模拟岩石在复杂应力加载路径下的变形破坏。

主权项

1.一种适用于岩石的可实现主应力轴旋转的试验装置，包括主体装置和动力装置；所述的主体装置包括顶盖、套筒、底座、压头和压杆；其特征在于，所述套筒分别通过法兰与顶盖、底座连接；压杆的上部连接有两个对称的水平扭力杆，下端穿过顶盖进入套筒内，并能够相对于顶盖上下移动和转动；压头位于套筒内部，上下对称安装在岩石试样的两端，上压头与压杆嵌装，下压头与底座嵌装，且压头与压杆以及底座的相接面对应设有能够防止压头相对于压杆或底座周向运动的限位装置；所述压杆底端面和底座顶面的中心沿轴向开有圆柱型凹槽，凹槽周围设有若干小卡槽；所述压头设有一圆柱形主体，主体的一端面设有与所述凹槽吻合插接的凸台，凸台的周围设有与所述卡槽连接的卡块；主体另一端面的中心设有能够插入岩石试样内腔的空心圆柱形固定套，固定套的外部设有与固定套之间形成环形夹持腔的圆弧夹板，所述圆弧夹板与主体外缘通过螺钉固定；所述岩石试样为空心圆柱形结构，其内腔与上下压头形成内部围压腔；底座与套筒、顶盖、压杆、压头、岩石试样的外壁形成外部围压腔，所述内部围压腔和外部围压腔各自独立，并分别设有独立的油路通道；所述动力装置包括轴力加载装置、扭矩加载装置和围压加载装置；所述轴力加载装置作用于压杆的顶部，扭矩加载装置通过钢丝绳与扭力杆连接，且扭力加载装置相对于压杆对称设置，施力方向相反，初始状态下，钢丝绳与扭力杆在水平面内垂直；围压加载装置分为内部围压加载装置和外部围压加载装置，分别与内部围压腔、外部围压腔的油路通道连接。