[发明专利]一种煤岩真三轴细观力学试验装置无效
申请号: | 201310341621.1 | 申请日: | 2013-08-07 |
公开(公告)号: | CN103471926A | 公开(公告)日: | 2013-12-25 |
发明(设计)人: | 曹树刚;郭平;张遵国;孙传猛;洛锋;刘延保;李勇;李国栋;杨红运;邹德均 | 申请(专利权)人: | 重庆大学 |
主分类号: | G01N3/12 | 分类号: | G01N3/12 |
代理公司: | 重庆市前沿专利事务所(普通合伙) 50211 | 代理人: | 郭云 |
地址: | 400044 *** | 国省代码: | 重庆;85 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 煤岩真三轴细观 力学 试验装置 | ||
技术领域
本发明涉及采矿领域,特别是涉及一种真三轴状态下的煤岩细观力学试验装置。
背景技术
煤与瓦斯突出是煤矿生产中遇到的一种极为复杂的矿井瓦斯动力现象。近些年来,各地煤矿瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出事故频发,煤矿瓦斯灾害已严重影响到煤炭工业健康的发展。目前,专家、学者普遍认为煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力及煤岩物理力学性质三者综合作用的结果。因此,开展地应力、瓦斯耦合作用下的煤岩力学特性研究,特别是从细观的角度,对煤岩破坏过程中裂纹的产生、扩展动态过程以及最后破坏状态进行研究,有利于更深入地了解含瓦斯煤岩的物理力学性质,对更科学地揭示煤岩动力现象发生机理及更合理的开发相应灾害防治技术具有重要的理论价值和工程指导意义。
目前,针对煤岩的细观装置较为少见,比较典型的有中国矿业大学何学秋教授研制的含瓦斯煤变形及破裂动态显微观测系统,以及重庆大学曹树刚教授研制的一种含瓦斯煤岩细观力学试验系统(详见申请号200810070166.5)。前者采用的试验装置为设置有观测窗口的圆柱形压力缸,用浮法玻璃做窗口材料,将圆柱形煤岩试件的一侧磨成平面宽度约为10~15mm的平面作为观测平面,该装置采用圆柱形试件,观测面范围较小,不能追踪特定裂纹的破坏过程以及进行一定范围内的定量观测。后者的试验装置采用两个液压千斤顶从上方和侧面进行挤压,同时在下方和另一个侧面采用“L”形垫块限位,这种结构无法进行煤岩真三轴状态下的细观试验。
综上分析,已有的设备都无法进行更贴近煤岩实际受载状态的真三轴试验。目前还缺乏一种有效的、更贴近矿山生产实际的的煤岩真三轴力学试验装置,该装置既可以对煤岩进行单轴、平面应变、真三轴等受力状态下的细观力学试验研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够对煤岩进行真三轴细观力学实验的试验装置。
本发明的技术方案如下:一种含瓦斯煤岩真三轴细观力学试验装置,所述试验装置(1)内开设有具有开口的试验腔(1a),该试验腔(1a)的开口水平朝向试验装置(1)的其中一个侧面,且该试验腔(1a)的开口由透明视镜(2)封闭;所述试验腔(1a)内的下部安装有活动垫块(3),该活动垫块(3)的上表面用于支撑煤岩样品;所述试验腔(1a)的上部和左右两侧均设有活动压块(4),三个所述活动压块(4)和所述活动垫块(3)围成一个四边形框架,且所述活动压块(4)和活动垫块(3)互相错位,上部的活动压块(4)其中一端端头部分压在其相邻的活动压块(4)上端面上,另一端端面抵在其相邻的活动压块(4)的端头上,活动垫块(3)的其中一端端头部分压在其相邻的活动压块(4)下端面下方,另一端的端面抵在其相邻的活动压块(4)的端头上,三个所述活动压块(4)均连接有加载轴(5),三根加载轴(5)的另一端分别从试验腔(1a)的上方和左右两侧伸出试验装置(1)外,三根该加载轴(5)的外端均连接有液压千斤顶(6),三个该液压千斤顶(6)分别安装在试验装置(1)的上方和左右两侧。
采用上述结构的试验装置对试件进行试验时,先将透明视镜拆下,驱动液压千斤顶抬起活动压块,再将试件放到活动垫块上,驱动液压千斤顶压向试件方向,使得活动压块和活动垫块相互错位压在试件表面,试件上部活动压块的右端部分压在右侧活动压块上端,试件右侧活动压块的下端部分抵住底部活动垫块的右端,试件底部活动垫块的左端部分抵住左侧活动压块的下端,试件左侧活动压块的上端部分抵住上部活动压块的左端。然后调整试件上部和左右两侧的液压千斤顶,使试件在垂直和水平方向受到的加载载荷通过加载轴传递到活动压块并作用于试件上,并且可以通过对液压千斤顶压力的调整,来满足各种情况下的状态模拟,同时还可以通过试验腔一侧的透明视镜对试验腔内的试件进行实时观测。
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