[发明专利]多功能岩石力学性能试验机

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学性能试验测试技术领域，特别是涉及岩石试件力学性能测试的试验装置。

背景技术

岩石的直接剪切试验、单轴压缩试验、拉伸试验、三轴压缩试验等岩石力学性能的测试，是岩石应用于工程和岩石力学理论研究均必须开展的测试工作，而目前的单个试验机仅能完成其中的部分测试工作，若想完成前述不同类型的全部测试，则需在不同测试功能的试验机上完成。现有技术的岩石力学试验机，针对不同类型试验，需要配备不同结构形式和刚度的加载机架，但不同结构形式和刚度的加载机架，其结构形状通常都设计为门框式或双柱式或四柱式结构。现有的某些类型的试验机虽然可实现岩石试件单轴压缩试验、拉伸试验、三轴压缩试验的测试，但在进行不同类型的试验测试时，需更换不同的测试部件，这些部件的拆换不仅费时费力，而且更换还需多人合作完成，特别是具有一定危险性，操作不慎则造成人身伤害及设备损坏。若要在现有技术的前述试验机上实现直接剪切试验，则需配置水平向的加载机架。目前实现剪切试验的加载机架系统，通常是由水平向4柱和竖直向4柱构成的8柱式加载机架，剪切试验的加载机架结构复杂，且剪切试验的机架通常只能完成剪切试验，而不能进行其他类型的试验测试，这导致试验机使用效率大大降低。另外，现有结构的试验机加载机架，设计结构的形式限制了其不能在原有进行压缩试验功能的基础上增加剪切功能，而用于剪切试验的试验机则不能进行三轴压缩试验，更不能够进行拉伸试验。

发明内容

针对岩石力学性能测试技术的现状，本发明的目的旨在提供一种可于一台试验机上分别进行岩石试件的直接剪切、单轴压缩、单轴拉伸、弯曲断裂、三轴压缩等力学性能测试实验的多功能岩石力学性能试验机，以解决现有技术的岩石试验机存在的由于加载机架结构设计不合理所导致的不能在一台试验机上完成不同类型的岩石力学性能的试验测试，试验机使用效率低等问题。

本发明的基本思想是通过改进加载机架的结构设计，将加载机架设计成多面环形整体式的结构机架，以实现在同一台试验机上完成岩石试件的直接剪切、单轴压缩、单轴拉伸、弯曲断裂、三轴压缩等力学性能测试实验。

本发明的上述目的可通过具有下述技术方案的多功能岩石力学试验机来实现。本发明提供的多功能岩石力学试验机，其加载机架为多面环形整体式机架，机架环形内壁的底壁为安放岩石试件的平面，机架环形内壁的顶壁设置有垂直向下指向岩石试件的第一作动器，机架环形内壁的一侧壁面设置有水平向内指向岩石试件的第二作动器，在与设置第二作动器一侧壁面相对的另一侧壁面上设置有可移走的、一端作用于岩石试件另一端作用于机架内壁面、其反作用与第二作动器的作用构成一对剪切载荷的被动加载支撑杆。

本发明进一步的技术方案，所述加载机架为八面环形整体式机架，安放岩石试件的底壁面与设置第一作动器的顶壁面均为水平面，且相互平行对称，设置第二作动器一侧的壁面与设置被动加载支撑杆一侧的壁面均为垂直平面，且相互平行对称。

为了更好地实现本发明的目的，本发明可在上述技术方案的基础上进一步采取以下技术措施。

多功能岩石力学性能试验机可增设用于移动岩石试件的轨道平台，轨道平台的端面与机架的端面相接，其台面高度不低于用于安放岩石试件的机架环形内壁的底壁面高度。

多功能岩石力学性能试验机可增设用于承放岩石试件的承放底座，岩石试件通过承放底座安放在机架环形内壁的底壁面上。承放底座的台面高度最好设计为，当其安放在机架环形内壁底壁面上，其台面与轨道平台的台面高度能基本持平，以便于将岩石试件移入试验机内进行试验。

多功能岩石力学性能试验机可在加载机架的外顶部设置有用于起吊岩石试件的悬臂起吊装置。起悬臂吊装置的悬臂最好设计成可在水平面内转动。

多功能岩石力学性能试验机可设计有包接岩石试件上部的上剪切盒和包接岩石试件下部的下剪切盒，上下剪切盒的盒口面不在一个平面内，第二作动器和被动加载支撑杆分别通过上剪切盒或下剪切盒作用于岩石试件。所述上剪切盒和下剪切盒优先考虑均设计为半开式剪切盒，至少由承载载荷作用的一侧盒体面和盒底面构成。最好是将上剪切盒和下剪切盒均设计成由承载载荷作用的一侧盒体面和盒底面构成，且两盒体面为一整体结构。