[发明专利]可旋转岩土试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土试验机设备，属于实验装置技术领域，特别涉及一种利用CT扫描技术对岩土的力学性能及变形过程进行测试的岩土试验机。

背景技术

岩土试验机是为研究岩土的应力、应变关系的一种基础科学试验仪器，由轴压系统、围压系统和温度控制系统组成，工作原理是通过轴压系统对试样施加轴向试样力，通过压力室对试样施加围压，同时通过温度控制系统使试样的上、下端面、试样中部分别处在不同的温度环境下，从而模拟试样在不同温度下的多种实际工况。但是传统的岩土试验机难以观测到材料的内部结构因而更无法测得岩体内部不同性质材料的真实几何分布情况。随着计算机技术的不断完善和发展，CT识别技术被应用到岩土试验中来。为了在试验过程中对岩土试样各个纵向截面的变形情况进行动态观测，就要解决岩土试样与CT扫描仪的相对转动问题。

中国科学院兰州冰川冻土研究所曾采用CT测试技术开展过岩土三轴试验。他们采用的是将应变式三轴压力室直接放到CT机中进行扫描，这种CT扫描方法只适合于压力室轴向压力和周围压力较低的场合，对大型岩土试验机不适用。

发明专利申请号200620096213.X公开了一种全方位扫描岩土CT三轴仪，它是一种全非金属制作的三轴仪，不但能进行横向断面的扫描，而且能进行纵向(轴向)断面的扫描。但也只适用于轴压和围压较小的场合，对大型岩土试验机不适用。大型岩土试验机的轴压、围压较大，须使用金属制作试样筒，这样必须相应的使用高能CT机。由于大型岩土试验机体积较大，不能直接放入高能CT机中扫描，所以须将试验机的试样筒部分设计为可旋转部件。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题是岩土试样轴向加载过程中的旋转问题。

本发明的技术方案如下：

一种可旋转岩土试验机，可旋转岩土试验机包括：安装在底座内部空腔中心的液压缸、液压加载系统、试样筒、上顶板；四根立柱的下端固接在底座四角的四个立柱孔内，下顶板活动套接在四根立柱的下部，可以沿着四个立柱在竖直方向滑动，四根立柱的上部固定套接在上顶板四角的四个立柱孔内。

在试样筒下部的筒内依次放置筒内下柱塞、下垫片、岩土试样、上垫片，将筒内上柱塞从试样筒上端的孔放入试样筒，其下端面与上垫片接触，筒内上柱塞的外圆面与试样筒上端的孔配合，其间设橡胶密封圈，筒内下柱塞的外圆面与试样筒的内壁之间设橡胶密封圈。

下推力调心滚子轴承的外圈安装在下顶板中心设置的轴承座孔内；筒下底座的短轴端安装在下推力调心滚子轴承的内圈中。

筒下底座上面中心处的方形定位槽与试样筒下端的方形法兰间隙配合。

上顶板的上表面和下表面上分别安装调心球轴承和上推力调心滚子轴承；主轴为一台阶轴，第一台阶轴的一段与调心球轴承配合，第二台阶轴与上推力调心滚子轴承配合。

在第三台阶轴下表面上对称安装左侧板和右侧板，二者与试样筒上端方形法兰相对的两个侧面间隙配合。

套筒套在主轴的第一台阶轴上，与调心球轴承内圈接触。

第一台阶轴的轴端通过键与大齿轮连接，大齿轮的下端面压住套筒。

第一台阶轴的端面上通过螺钉安装主轴端挡板。

主轴与筒内上柱塞、岩土试样、筒内下柱塞同轴。

下滚珠轴承安装在上顶板上，调心球轴承轴承座孔的右边的轴承座孔内；小齿轮轴的一端与下滚珠轴承配合。

在上端盖上设一台阶孔，其上安装上滚珠轴承，将上端盖通过螺栓与上顶板固定，并使小齿轮轴的另一端与上滚珠轴承配合，大齿轮与小齿轮轴啮合。

电机的轴接减速箱的输入轴，减速箱固定在电机支架上，电机支架固定在上端盖上；小齿轮轴通过联轴器与减速箱的输出轴连接。

所述的筒内下柱塞的上端面的中心处，设一锥形凹槽；所述的下垫片的中心处设一圆锥凸起，下垫片的圆锥凸起与筒内下柱塞的锥形凹槽配合；所述的筒内上柱塞的下端面的中心处，设一锥形凹槽；所述的上垫片的中心处设一圆锥凸起，上垫片的圆锥凸起与筒内上柱塞的锥形凹槽配合。

所述的试样筒为一台阶孔，大小孔端的法兰均为相同的正方形，其中部径向截面为一圆环

所述的左侧板和右侧板为一直角形，并设三根加强筋。

所述的筒下底座的一面为一短轴，另一面为一方形凹槽。

本发明与现有技术相比，具有以下的效果：