專利名稱：真三軸壓力箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加壓裝置，尤其涉及一種能為受壓試件提供各不相等的三軸壓力的壓力箱。
背景技術(shù)：
在對地層巖石或其它物體進行研究或其它應(yīng)用時，常需要對試件進行三軸不等壓加壓實驗。
目前所用的真三軸壓力儀，有的無三軸箱，三向載荷(σ1，σ2，σ3)全是活塞加壓，σ2和σ3活塞加壓，巖石試件的四個側(cè)面與活塞面之間存在較大的摩擦力，摩擦力對實驗結(jié)果影響較大；σ2和σ3加壓框架為固定式，不能適應(yīng)巖石試件的縱向變形。
有的真三軸壓力儀雖有三軸箱，但σ2加壓活塞由三軸箱外部通到三軸箱的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；σ2加壓活塞與巖石試件的兩個側(cè)面依然存在摩擦力，通用性和適用性較差，難以模擬復(fù)雜工況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強、加壓可靠的真三軸壓力箱。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的真三軸壓力箱，用于為試件施加各不相等的三軸壓力，所用的試件為長方體，包括密閉缸體，所述的試件置于缸體內(nèi)，缸體上設(shè)有與外部相通并可與缸體相對滑動的外置加壓裝置，用于為試件施加最大主應(yīng)力σ1；缸體內(nèi)設(shè)有內(nèi)置加壓裝置，用于為試件施加中間主應(yīng)力σ2；缸體內(nèi)充入介質(zhì)，用于為試件施加最小主應(yīng)力σ3。
所述的內(nèi)置加壓裝置為柔性膠囊，所述柔性膠囊充入液體和/或氣體后，為試件提供中間主應(yīng)力σ2。
所述的柔性膠囊有兩個，分別設(shè)于試件的兩側(cè)。
所述的柔性膠囊的皮層內(nèi)設(shè)有柔性鋼編網(wǎng)。
所述的柔性膠囊的周邊外側(cè)設(shè)有剛性框，用于控制柔性膠囊的變形方向。
所述的缸體為圓柱狀，所述的柔性膠囊與缸體內(nèi)壁之間設(shè)有圓弧鋼墊塊，所述圓弧鋼墊塊的靠近缸體內(nèi)壁的一側(cè)設(shè)有與缸體內(nèi)壁相吻合的弧面。
所述的圓弧鋼墊塊與試件之間設(shè)有一塊或多塊鋼墊塊。
所述的柔性膠囊的壁上設(shè)有管接頭，管接頭與管路系統(tǒng)連接，為柔性膠囊提供液體。
所述的缸體內(nèi)充入的介質(zhì)為液體和/或氣體。
所述的外置活塞通過外部壓力加壓為試件施加最大主應(yīng)力σ1。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的真三軸壓力箱，由于缸體上設(shè)有外置活塞，用于為試件提供最大主應(yīng)力σ1；缸體內(nèi)設(shè)有內(nèi)置加壓裝置，用于為試件提供中間主應(yīng)力σ2；缸體內(nèi)充入介質(zhì)，用于為試件提供最小主應(yīng)力σ3?？蔀樵嚰峁┤S壓力，且結(jié)構(gòu)簡單；又由于內(nèi)置加壓裝置為柔性膠囊，柔性膠囊皮層內(nèi)內(nèi)置具有一定變形能力的菱形鋼編網(wǎng)，這樣膠囊既耐高壓又能允許一定的變形，適應(yīng)性強、加壓可靠，可滿足對各種巖石試件加壓的技術(shù)要求。
適用于對各種試件進行加壓實驗，或?qū)嶋H加壓應(yīng)用，尤其適用于對巖石進行真三軸壓力實驗。


圖1為本發(fā)明真三軸壓力箱的俯視剖面示意圖；圖2為本發(fā)明真三軸壓力箱的正視剖面示意圖；圖3為試件三軸受壓狀態(tài)參考圖。
具體實施例方式
本發(fā)明真三軸壓力箱，用于為試件提供三個各不相等的三軸壓力，所用的試件為長方體，其較佳的具體實施方式
如圖1、圖2所示，包括密閉缸體7，所述的試件3置于缸體內(nèi)，缸體7上設(shè)有與外部相通并可與缸體7相對滑動的外置加壓裝置8，用于為試件3提供軸向壓力即最大主應(yīng)力σ1，σ1一般可通過壓力機或其它的加壓裝置對外置加壓裝置8加壓。
缸體7內(nèi)設(shè)有用于為試件3提供中間主應(yīng)力σ2的內(nèi)置加壓裝置，采用內(nèi)置式側(cè)向加壓裝置，可以做成單獨的真三軸壓力箱，真三軸壓力箱的結(jié)構(gòu)簡單、加壓方便。這樣，就能在普通壓力機上進行真三軸壓力實驗。
所述的內(nèi)置加壓裝置包括柔性膠囊1，所述柔性膠囊1充入壓力液體后，可為試件3提供中間主應(yīng)力σ2。采用柔性膠囊1加壓，一方面可以省去復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，另一方面柔性膠囊的加壓面有一定的柔性，可以消除內(nèi)置加壓裝置加壓面與試件側(cè)面的摩擦力。柔性膠囊1內(nèi)也可以充入氣體或氣液混合物或其它介質(zhì)。
所述的柔性膠囊1最好有兩個，分別設(shè)于試件3的兩側(cè)，同時向試件3加壓，避免試件3受力不平衡。
所述的柔性膠囊1的皮層內(nèi)設(shè)有柔性鋼編網(wǎng)。柔性鋼編網(wǎng)可以提高柔性膠囊1的耐壓性和承壓強度。柔性膠囊允許一定的膨脹變形，可消除柔性膠囊在試件側(cè)面的摩擦力。
所述的柔性膠囊1的外側(cè)周邊設(shè)有剛性框2，用于限制柔性膠囊1向周邊膨脹，控制柔性膠囊1的變形方向，并避免膠囊鼓破，剛性框2最好為矩形，也可以是圓形、橢圓形等。
所述的缸體7最好為圓柱狀，可以減少缸體7的體積、加工方便，并使缸體7內(nèi)壁受壓合理。柔性膠囊1與缸體7內(nèi)壁之間設(shè)有圓弧鋼墊塊5，所述圓弧鋼墊塊5靠近缸體7內(nèi)壁的一側(cè)設(shè)有與缸體7內(nèi)壁相吻合的弧面。柔性膠囊1充液加壓后，壓力作用于試件3與圓弧鋼墊塊5之間，并通過圓弧鋼墊塊5作用于缸體7內(nèi)壁上，使缸體7內(nèi)壁以較大的面積受力。
所述的圓弧鋼墊塊5與試件3之間還可以設(shè)有一塊或多塊平鋼墊塊4，用于調(diào)整間距。
所述的柔性膠囊1的壁上設(shè)有管接頭6，管接頭6與液壓系統(tǒng)連接，通過油泵、油管為柔性膠囊1供壓力液體。
缸體7內(nèi)充入液體介質(zhì)，用于為試件3施加最小主應(yīng)力σ3，也可以充入氣體或氣液混合物或其它介質(zhì)。
如圖3所示，軸向壓力即最大主應(yīng)力σ1與側(cè)向壓力即中間主應(yīng)力σ2與最小主應(yīng)力σ3相互垂直。
加壓過程中一般使σ1≥σ2≥σ3，最好使σ1＞σ2＞σ3?？梢允功?不會影響到σ1和σ2。
本發(fā)明σ2加壓裝置內(nèi)嵌于三軸箱之內(nèi)，成為獨立的真三軸壓力箱，結(jié)構(gòu)簡單；σ2加壓方式采用柔性膠囊，柔性膠囊皮層內(nèi)內(nèi)含具有一定變形能力的菱形鋼編網(wǎng)，這樣膠囊既耐高壓又能允許一定的變形，從而滿足對巖石試件加壓的技術(shù)要求。
適用于對各種試件進行加壓實驗，或?qū)嶋H加壓應(yīng)用，尤其適用于對巖石進行真三軸壓力實驗。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種真三軸壓力箱，用于為試件施加各不相等的三軸壓力，所用的試件為長方體，其特征在于，包括密閉缸體，所述的試件置于缸體內(nèi)，缸體上設(shè)有與外部相通并可與缸體相對滑動的外置加壓裝置，用于為試件施加最大主應(yīng)力σ1；缸體內(nèi)設(shè)有內(nèi)置加壓裝置，用于為試件施加中間主應(yīng)力σ2；缸體內(nèi)充入介質(zhì)，用于為試件施加最小主應(yīng)力σ3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的內(nèi)置加壓裝置為柔性膠囊，所述柔性膠囊充入液體和/或氣體后，為試件提供中間主應(yīng)力σ2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的柔性膠囊有兩個，分別設(shè)于試件的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的柔性膠囊的皮層內(nèi)設(shè)有柔性鋼編網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的柔性膠囊的周邊外側(cè)設(shè)有剛性框，用于控制柔性膠囊的變形方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的缸體為圓柱狀，所述的柔性膠囊與缸體內(nèi)壁之間設(shè)有圓弧鋼墊塊，所述圓弧鋼墊塊的靠近缸體內(nèi)壁的一側(cè)設(shè)有與缸體內(nèi)壁相吻合的弧面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的圓弧鋼墊塊與試件之間設(shè)有一塊或多塊鋼墊塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的柔性膠囊的壁上設(shè)有管接頭，管接頭與管路系統(tǒng)連接，為柔性膠囊提供液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的缸體內(nèi)充入的介質(zhì)為液體和/或氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三軸壓力箱，其特征在于，所述的外置活塞通過外部壓力加壓為試件施加最大主應(yīng)力σ1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真三軸壓力箱，用于為試件施加不相等的三軸壓力，包括密閉缸體，試件置于缸體內(nèi)，缸體上設(shè)有與外部相通并可與缸體相對滑動的外置加壓裝置，用于為試件施加最大主應(yīng)力σ
文檔編號G01N3/10GK1945268SQ20061011397
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者高延法 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)