本技術(shù)涉及巖石力學(xué)實驗設(shè)備，特別是涉及一種巖石力學(xué)實驗裝置。

背景技術(shù)：

1、巖石在地層中受到的力作用情況十分復(fù)雜，特別是在經(jīng)歷工程擾動后，受力平衡會重新分布。巖石在平衡—擾動—平衡的過程中，其中任何一項力超過其強度極限，就會導(dǎo)致破壞并引發(fā)一系列地質(zhì)災(zāi)害，對生產(chǎn)活動造成嚴重影響。因此，了解并掌握復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下巖石的力學(xué)性質(zhì)顯得至關(guān)重要。

2、目前，已有的相關(guān)實驗設(shè)備在扭轉(zhuǎn)、三軸壓縮、三軸剪切等方向均取得了一定進展，該類設(shè)備能在特定的研究方向中，精準測量出想要獲得的巖石極限強度。但大多數(shù)的該類設(shè)備無法統(tǒng)籌兼顧其他的應(yīng)力狀態(tài)，實驗性質(zhì)過于單一。無法模擬多種應(yīng)力復(fù)合作用下的巖石受力狀況，也就無法探究復(fù)合狀態(tài)下巖石的變形規(guī)律。因此，迫切需要一種綜合性實驗設(shè)備，能夠同時模擬多種復(fù)雜受力狀況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種巖石力學(xué)實驗裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，利用扭剪核心提供軸向壓力和扭轉(zhuǎn)力，利用剪切腔提供剪切力，利用圍壓腔提供圍壓力，可獨立或混合地加載軸向力、圍壓和扭矩等，從而能夠完成多種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的巖石實驗，包括扭轉(zhuǎn)、三軸壓縮和三軸剪切等。

2、為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：

3、本實用新型提供一種巖石力學(xué)實驗裝置，包括底座、扭剪核心以及圍壓缸，所述底座上方設(shè)置有所述扭剪核心，所述底座與所述扭剪核心之間用于放置試件，所述試件分別與所述扭剪核心和所述底座固定連接，所述扭剪核心的底部與所述試件的頂部之間形成剪切腔，所述剪切腔內(nèi)設(shè)置有剪切塊，所述扭剪核心的頂部連接有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)能夠提供扭矩和軸向壓力，所述試件的外圍設(shè)置有所述圍壓缸，所述圍壓缸的內(nèi)徑側(cè)與所述試件的外徑側(cè)之間形成圍壓腔。

4、優(yōu)選地，所述扭剪核心包括剪切缸和連接所述剪切缸的扭轉(zhuǎn)連接座，所述剪切缸內(nèi)部中空形成所述剪切腔，所述底座上設(shè)置有與所述剪切腔對應(yīng)的落料空間，所述扭轉(zhuǎn)連接座用于連接所述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

5、優(yōu)選地，所述圍壓缸包括分瓣組合的缸體，所述缸體的外圍設(shè)置有鎖緊結(jié)構(gòu)，所述鎖緊結(jié)構(gòu)包括分瓣組合的c型鎖套，所述c型鎖套扣合連接后鎖緊所述缸體。

6、優(yōu)選地，所述剪切缸與所述扭轉(zhuǎn)連接座之間通過收縮段連接，所述缸體的頂部設(shè)置有凹槽，所述凹槽扣合密封連接在所述收縮段，所述收縮段的高度大于所述缸體的頂部的厚度，所述收縮段相對于所述缸體具有活動間隙。

7、優(yōu)選地，所述底座設(shè)置有向上延伸的環(huán)形凸臺，所述缸體的底部卡放在所述環(huán)形凸臺的內(nèi)側(cè)。

8、優(yōu)選地，所述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括傳力桿以及連接在巖石力學(xué)測試平臺的端頭，所述扭轉(zhuǎn)連接座的外徑側(cè)設(shè)置有供所述傳力桿插入的插槽，所述扭轉(zhuǎn)連接座的頂部通過棘齒結(jié)構(gòu)與所述端頭嚙合，通過旋轉(zhuǎn)所述扭轉(zhuǎn)連接座向所述試件施加扭矩。

9、優(yōu)選地，所述棘齒結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述端頭的下表面的放射狀分布的第一輪齒，所述扭轉(zhuǎn)連接座的上表面設(shè)置有與所述第一輪齒嚙合的第二輪齒，所述第一輪齒和所述第二輪齒能夠單向轉(zhuǎn)動。

10、優(yōu)選地，所述端頭的頂部和所述底座的底部分別設(shè)置有螺栓孔，所述端頭和所述底座分別與所述巖石力學(xué)測試平臺的上壓面和下壓面連接。

11、優(yōu)選地，包括液壓罐，所述液壓罐分別通過管路連接所述剪切腔和所述圍壓腔，所述底座設(shè)置有連通所述圍壓腔的回油口。

12、優(yōu)選地，包括計算機和應(yīng)變片，所述應(yīng)變片粘貼在所述試件的外表面，所述應(yīng)變片通過線路與所述計算機電性連接。

13、本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

14、本實用新型利用扭剪核心提供軸向壓力和扭轉(zhuǎn)力，利用剪切腔提供剪切力，利用圍壓腔提供圍壓力，可獨立或混合地加載軸向力、圍壓和扭矩等，從而能夠完成多種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的巖石實驗，包括扭轉(zhuǎn)、三軸壓縮和三軸剪切等。

15、本實用新型包括的其他技術(shù)方案還能夠取得以下技術(shù)效果：

16、本實用新型的端頭和底座能夠分別與巖石力學(xué)測試平臺的上壓面和下壓面連接，從而能夠應(yīng)用于常規(guī)的巖石力學(xué)測試平臺(例如單軸壓縮機)，可輔助傳統(tǒng)單軸壓縮機完成多種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的實驗，通過本實用新型能夠達到降低巖石實驗的門檻、降低實驗成本、降低實驗難度以及使復(fù)雜巖石實驗得到推廣的多重目的。

技術(shù)特征：

1.一種巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：包括底座、扭剪核心以及圍壓缸，所述底座上方設(shè)置有所述扭剪核心，所述底座與所述扭剪核心之間用于放置試件，所述試件分別與所述扭剪核心和所述底座固定連接，所述扭剪核心的底部與所述試件的頂部之間形成剪切腔，所述剪切腔內(nèi)設(shè)置有剪切塊，所述扭剪核心的頂部連接有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)能夠提供扭矩和軸向壓力，所述試件的外圍設(shè)置有所述圍壓缸，所述圍壓缸的內(nèi)徑側(cè)與所述試件的外徑側(cè)之間形成圍壓腔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述扭剪核心包括剪切缸和連接所述剪切缸的扭轉(zhuǎn)連接座，所述剪切缸內(nèi)部中空形成所述剪切腔，所述底座上設(shè)置有與所述剪切腔對應(yīng)的落料空間，所述扭轉(zhuǎn)連接座用于連接所述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述圍壓缸包括分瓣組合的缸體，所述缸體的外圍設(shè)置有鎖緊結(jié)構(gòu)，所述鎖緊結(jié)構(gòu)包括分瓣組合的c型鎖套，所述c型鎖套扣合連接后鎖緊所述缸體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述剪切缸與所述扭轉(zhuǎn)連接座之間通過收縮段連接，所述缸體的頂部設(shè)置有凹槽，所述凹槽扣合密封連接在所述收縮段，所述收縮段的高度大于所述缸體的頂部的厚度，所述收縮段相對于所述缸體具有活動間隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述底座設(shè)置有向上延伸的環(huán)形凸臺，所述缸體的底部卡放在所述環(huán)形凸臺的內(nèi)側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括傳力桿以及連接在巖石力學(xué)測試平臺的端頭，所述扭轉(zhuǎn)連接座的外徑側(cè)設(shè)置有供所述傳力桿插入的插槽，所述扭轉(zhuǎn)連接座的頂部通過棘齒結(jié)構(gòu)與所述端頭嚙合，通過旋轉(zhuǎn)所述扭轉(zhuǎn)連接座向所述試件施加扭矩。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述棘齒結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述端頭的下表面的放射狀分布的第一輪齒，所述扭轉(zhuǎn)連接座的上表面設(shè)置有與所述第一輪齒嚙合的第二輪齒，所述第一輪齒和所述第二輪齒能夠單向轉(zhuǎn)動。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：所述端頭的頂部和所述底座的底部分別設(shè)置有螺栓孔，所述端頭和所述底座分別與所述巖石力學(xué)測試平臺的上壓面和下壓面連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：包括液壓罐，所述液壓罐分別通過管路連接所述剪切腔和所述圍壓腔，所述底座設(shè)置有連通所述圍壓腔的回油口。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石力學(xué)實驗裝置，其特征在于：包括計算機和應(yīng)變片，所述應(yīng)變片粘貼在所述試件的外表面，所述應(yīng)變片通過線路與所述計算機電性連接。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開一種巖石力學(xué)實驗裝置，屬于巖石力學(xué)實驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括底座、扭剪核心以及圍壓缸，底座上方設(shè)置有扭剪核心，底座與扭剪核心之間用于放置試件，試件分別與扭剪核心和底座固定連接，扭剪核心的底部與試件的頂部之間形成剪切腔，剪切腔內(nèi)設(shè)置有剪切塊，扭剪核心的頂部連接有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)能夠提供扭矩和軸向壓力，試件的外圍設(shè)置有圍壓缸，圍壓缸的內(nèi)徑側(cè)與試件的外徑側(cè)之間形成圍壓腔。本技術(shù)利用扭剪核心提供軸向壓力和扭轉(zhuǎn)力，利用剪切腔提供剪切力，利用圍壓腔提供圍壓力，可獨立或混合地加載軸向力、圍壓和扭矩等，從而能夠完成多種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的巖石實驗，包括扭轉(zhuǎn)、三軸壓縮和三軸剪切等。

技術(shù)研發(fā)人員：史文豹,閆澳運,苗壯,許慶釗
受保護的技術(shù)使用者：安徽理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240311
技術(shù)公布日：2024/11/14